尖晶石型的结构

创作编号：
GB8878185555334563BT9125XW
创作者：凤呜大王*
尖晶石型（AB2O4）结构
AB2O4型化合物中最重要一种结构就是尖晶石，属于尖晶石结构的化合物有一百多种，一般A是二价金属离子Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+等，B是三价金属离子Al3+、Cr3+、Ga3+、Fe3+、Co3+等。

正离子A、B总电价为8，氧离子作立方密堆，A、B则充填在氧离子间隙中。

以MA尖晶石（MgO·Al2O3）为例加以分析。

图1.37 尖晶石型（AB2O4）结构
1）鲍林规则
（1），0.414~0.732，CN+=6，，0.414~0.732，CN+应该为6，但由于正离子的相互影响，CN+=4，整个结构才稳定。

即Al-O→[AlO6]八面体，Al3+填充在O2-形成的八面体中。

Mg-O→[MgO4]由面体，Mg2+填充在O2-形成的四面体中。

(2)，
即：一个O2-同时与三个Al3+和一个Mg2+相连，或三个[AlO6]八面体与
一个[MgO4]由面体共顶相连。

（3）八面体间可共棱共面，实际每二个[AlO6]八面体间共棱相
连，四面体间不共顶。

（4）低配位数的[MgO4]之间排后斥力较大，尽可能互不结合，而高配位的[AlO6]可以互相连接，在尖晶石结构中，每一个O2-共用于一个[MgO4]和三个[AlO6]之间，
（5）理想的尖晶石晶体中，除Mg2+、Al3+外，不再含其它正离子，Mg-O 总是形成[MgO4]四面体，Al-O总是形成[AlO6]八面体，每一个O2-周围总是一个Mg2+和Al3+。

2）结构特点
一个晶胞可分成8个小立方体，共面的小立方体是不同类型的，（即质点排列情况不一样），而共棱的小立方体是相同类型（质点排列情况一样），换句话说尖晶石的晶胞是由8个小块拼合而成，分两种情况，A块，B块，A块主要显示Mg2+占据四面体空隙，B块主要显示Al3+占据八面体空隙。

A块离子排列情况：
4个O2-位于顶角和面心处，即O2-作面心立方堆积，3/2个Al3+位于6条边中心，即处于O2-堆积体的八面体空隙中，2个Mg2+在一条对角线方向，与三个面心处和一个顶角的O2-相连，即处于O2-堆积体的四面体空隙中。

B块离子堆积情况：
4个O2-位于面心和顶角处与A块一样，5/2个Al3+位于体心和六条边中心，在O2-八面体空隙中B块中没有Mg2+。

在一个尖晶石晶胞中，共有32个O2-，16个Al3+，8个Mg2+，含有8个分子MA。

32个O2-作立方密堆时，可形成64个四面体空隙，32个八面体空隙，8个Mg2+填充1/8四面体空隙,，6个Al3+填充1/2八面体空隙，结构中存在较多空位。

如果16个Al3+中有8个Al3+占据8个四面体空隙，另8个Al3+与8个Mg2+占据16个八面体空隙，形成的结构称反尖晶石结构，通式B(AB)O4。

如镁铁尖晶石Fe3+(Mg2+Fe3+)O4—MgO·Fe2O3
磁铁矿Fe3+( Fe 2+Fe3+)O4—FeO Fe2O3，Fe3O4 3）、尖晶石特点：
Al-O、Mg-O均形成较强离子键，结构牢固，硬度大（8），熔点高（2135℃），比重大（3.55），化学性质稳定，无解理，是重要的耐火材料。

（七）、氧化物结构的一般规律
各种氧化物结构最显著的特点是与O2-的密堆有密切关系，大多数简单的氧化物结构，可以在O2-近乎密堆的基础上形成，而正离子处于合适的间隙位置上，抓住这个基本点，不同结构的相似性就明显了，弄清立方密堆和六方密及其形成的四面体，八面体空隙分布，分析方法：
1、鲍林规则分析，解决多面体形状，几个多面体共几个顶相连，
2、结构特点：晶系，点阵类型，空间群，晶胞，离子排布，密排间隙，
格子穿插，晶胞分子数等，
3、属于该结构类型的物质，
4、性质、应用
Fe3O4面心立方
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