尖晶石家族是十分庞大的,镁铝尖晶石只是其中的一分子,所以其分子结构仍旧是属于尖晶石这种等轴晶系的,分子式是AB2O4,由于这一结构是尖晶石所具有的,所以也称为尖晶石结构,这一结构是立方晶系,面心立方点阵。既然是同一种分子结构,那么各原子的排列方式就是相同的,其中氧原子之间是等同的,按照立方密堆积排列。换一种说法,氧离子立方紧密堆积,而A离子则是占据了8个A位,也就是说A离子占据了8个四面体空隙;B离子占据了16个八面体空隙,综上所述,那么尖晶石的晶胞通式就是A8B16O32,经过化简就得到前文所说的AB2O4,因为氧原子的数目远大于阳离子的数目,所以在镁铝尖晶石的晶胞中,镁铝离子与阳离子按一定规律排列,按最密堆积的八面体和四面体形成空隙。保持电中性,下图即为尖晶石的结构示意图:
A、B位上的离子化合价之比是2:3,这一现象普遍存在于大多数尖晶石结构的化合物中,到目前为止,在已发现的一百多种分子结构是尖晶石结构的化合物中,A、B离子化合价之比为4:2的化合物的数量仅次于化合价之比为2:3的尖晶石晶体,而反尖晶石结构的化合物又在这类化合物中占绝大多数,例如TiMg2O4,TiZn2O4,TiMn2O4等。反尖晶石结构和正常尖晶石结构的区别就在于A位离子和B为离子中的8个互换了位置,也就是说8个A2+离子与8个B4+离子产生了复合,占据了在正常的尖晶石结构中B位的间隙,剩下的B离子则求带领原来的A离子的位置,进入到四面体的间隙中。除了以上提到的两种极端的原子排列的情况(这两种情况都是原子均匀分布的),原子混合以中间状态分布的情况也有可能存在。这就需要我们定量的表示A离子在八面体上所占的数目,我们用反分布律α来表示,这样就扩充了各种尖晶石结构的通式,如下:
正型:当α=0时,(A)四面体( B2)八面体O4;
反型:当α=1时,(B)四面体(A,B)八面体O4;
混合型:当0<α<1时,(Bα,A 1-α)四面体( Aα,B 2-α )八面体O4。
对于影响化合物的性能的因素来说,正反尖晶石的结构类型和范围的程度是主要的,就常见的化合价之比为2:3和4:2的尖晶石结构而言,前者的结构更加趋向正型尖晶石,而后者则相反,趋向反型。总管所有种类的尖晶石的结构,有很大一部分尖晶石的结构是属于混合型的结构的,而且不能确定范围程度,同时,存在一些品种的尖晶石完全违背了上文所说的规律。造成这种分布的影响因素有很多,范围也很广,包括离子键中的静电能、共价键的空间分布、离子半径、晶体场等很多方面。依据前人的经验和实验所得数据,我们可以将绝大部分的二
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