This page uses content from Wikipedia and is licensed under CC BY-SA.

Семейство шпинелей — Википедия

Семейство шпинелей (шпинелидов) — семейство минералов, характеризующиеся кубической сингонией с общей формулой или , где .[1]

Минералы семейства шпинелидов с таким типовым составом согласно данным рентгенометрии, должны рассматриваться как сложные окислы, а не как соли кислородных кислот, то есть не как алюминаты, ферриты и др.[2]

Вследствие очень широко проявленного изоморфизма (особенно среди двухвалентных катионов) наряду с крайними членами известны промежуточные, значительно более часто встречающиеся. Многие из шпинелей промежуточного состава описывались под особыми названиями, некоторые названия трактовались по-разному; очень дробные классификации некоторых авторов, введение ими новых названий, а также изменение содержания принятых понятий привели к неопределенности в обозначениях, особенно для шпинелей промежуточного состава.[1]

Номенклатура

Основные группы шпинели[3]
Алюмошпинели Феррошпинели Хромшпинели Ванадиошпинели Титаношпинели Сурьмашпинели Гаусманита
Шпинель MgAl2O4 Магнезиоферрит MgFe2O4 Магнезиохромит MgCr2O4 Магнезиокульсонит (Mn,Fe)(V,Cr)2O4 Кандилит Mg2(Ti,Fe ,Al)O4 Тегенгренит (Mg2(Sb,Mn)O4)
Магнохромит (Mg,Fe)Cr2O4
Герцинит FeAl2O4 Магнетит FeFe2O4 Хромит FeCr2O4 Ульвёшпинель FeTiO4
Галаксит (Mn,Fe)Al2O4 Якобсит и Ивакиит MnFe2O4 Кульсонит FeV2O4 Филипстадит (Mn,Mg)2(Sb ,Fe)O4 Гаусманит MnMn2O4
Ганит ZnAl2O4 Франклинит (Zn,Fe)Fe2O4 Гетеролит ZnMn2O4
Треворит NiFe2O4 Хромпикотит (Mg,Fe)(Cr,Al)2O4
Алюмхромит Fe(Cr,Al)2O4
Марокит CaMn2O4

Кристаллическая структура

Расположение атомов в структуре шпинелей.png

Кристаллическая структура минералов семейства шпинелидов довольно сложная. Кислородные ионы плотно упакованы в четырех плоскостях, параллельных граням октаэдра (кубическая плотнейшая упаковка). В структурном типе нормальной шпинели (n-шпинель) двухвалентные катионы, ( и др.) окружены четырьмя ионами кислорода в тетраэдрическом расположении, в то время как трехвалентные катионы ( и др.) находятся в окружении шести ионов кислорода по вершинам октаэдра. При этом каждый ион кислорода связан с одним двухвалентным и тремя трехвалентными катионами. Cтруктура характеризуется сочетанием изометрических «структурных единиц» — тетраэдров и октаэдров, причем каждая вершина является общей для одного тетраэдра и трех октаэдров. Эти особенности структуры хорошо объясняют такие свойства этих минералов, как оптическая изотропия, отсутствие спайности, химическая и термическая стойкость соединений, довольно высокая твердость и прочие.[2]

Шпинели, содержащие четырех- и двухвалентные элементы, всегда обращенные. Трех- и четырехвалентные катионы преимущественно занимают октаэдрические позиции; исключением являются которые предпочтительно располагаются в тетраэдрических позициях. Нормальная структура свойственна собственно шпинели, ганиту, герциниту, галакситу, хромшпинелям, . Несколько искаженную структуру этого типа имеют гаусманит, гетеролит и ромбомагноякобсит, дефектную шпинелеподобную структуру — - . Структуру шпинели имеют также некоторые сульфиды состава где . а (линнеит, зигенит, полидимит). Обращенная и близкая к ней структура характерна для магнетита, магнезиоферрита, ульвёшпинели,. [4]

Физические свойства

Сингония шпинелей кубическая. пространственная группа — Fd3m. Z = 8. Удельный вес и показатели преломления шпинелей меняются в зависимости от состава. Физические свойства, особенно магнитные и электрические, зависят от положения катионов в структуре. Все шинели нормального типа имеют низкую, а шпинели обращенного типа, например, магнетит, высокую электропроводность.

В природных шпинелях в пределах каждого изоморфного ряда наблюдается более или менее полная совместимость, тогда как между членами различных рядов совместимость ограничена. Существуют непрерывные ряды от и до . Присутствие ильменита и герцинита в магнетите, гаусманита в якобсите в виде продуктов распада твердого раствора говорит об ограниченной смесимости шпинелей соответствующего состава. Изоморфные замещения заметно отражаются на размерах элементарной ячейки. Формула, предложенная Михеевым, отражает зависимость от размеров двух- и трехвалентных катионов: для промежуточных членов изоморфных рядов принимается среднее значение радиуса замещающих друг друга катионов.

Влияние содержания различных катионов на размер отраженно в регрессионной зависимости: где атомное количество и .[5]

Примечания

  1. 1 2 Чухров, 1967, с. 18.
  2. 1 2 Бетехтин, 2007, с. 314.
  3. David Barthelmy. [[webmineral.com] Dana Oxide Classification Multiple Oxides]. Mineralogy Database.
  4. Чухров, 1967, с. 19, 21.
  5. Чухров, 1967, с. 19, 22.

Литература

  1. .Чухров Ф. В., Бонштедт-Куплетская. Э. М. Минералы. Справочник. Выпуск 3. Сложные окислы, титанаты, ниобаты, танталаты, антимонаты, гидроокислы.. — Москва: Наука, 1967. — 676 с.
  2. Бетехтин А. Г. Курс минералогии. — Москва: КДУ, 2007. — 271 с.