尖晶石型的结构

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，届丁尖晶石结构的化合物有一白多种，一般 A 是二价金届离子Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+ 等，B是三价金届离子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

- = 0.43 通1 二0 59

(1) %卜，0.414~0.732 , CN+=6,勺" ，0.414~0.732 , CN + 应该为6,但由丁正离子的相互影响，CN+=4,整个结构才稳定。即A1-O T［AlO6］八面体，Al3+填充在O2-形成的八面体中。Mg-O t［MgO4］由面体，Mg2+填充在O2-形成的四面体中。

3 1 2 1 1 1

="临*二孑E+以* ■声=3妃*杭1

(2) b 」耳』，乙土

即：一个O2-同时与三个Al3+和一个Mg2+相连，或三个［A1O6］八面体与一个［MgO4 ］由面体共顶相连。

(3) 八面体问可共棱共面，实际每二个［A1O6］八面体问共棱相连，四面体问不共顶。

(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［A1O6］可以互相连接，在尖晶石结构中，每一个O2-共用丁一个［MgO4］和三个［A1O6］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-。总是形成［MgO4］四面体，Al-O总是形成［A1O6］八面体，每一个O2-周围总是一个

Mg2+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-位丁顶角和面心处,即O2-作面心立方堆积，3/2个Al3+位丁6条边中心，即处丁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，即处丁O2-堆积体的四面体空隙中。

B块离子堆积情况：

4个O2-位丁面心和顶角处与A块一样，5/2个Al3+位丁体心和六条边中心，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 Fe 2O3, 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 C）, 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，而正离子处丁合适的间隙位置上，抓住这个基本点，不同结构的相似性就明显了，弄活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、届丁该结构类型的物质，

4、性质、应用

Fe3O4面心立方