作业帮请教尖晶石结构及其变体的相关知识
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/04/20 14:10:20
请教尖晶石结构及其变体的相关知识
天然镁铝尖晶石（MgAl2O4）所具有的一种独特的晶体结构被称为尖晶石型结构.该结构属立方晶系,面心立方点阵.尖晶石结构可看作氧离子形成立方最紧密堆积,再由X离子占据64个四面体空隙的1／8,即8个A位,Y离子占据32个八面体空隙的1／2,即16个B位.由此得出尖晶石单位晶胞的通式为X8Y16O32,简约后常写作XY2O4〔1～5〕.
大多数尖晶石结构化合物,A、B位离子化合价比为2:3.在现有百余种尖晶石结构化合物中,除2:3外电价比最常见的是4:2,其结构多为反尖晶石结构,如TiMg2O4,TiZn2O4,TiMn2O4.反型结构可看作8个A位离子与16个B位离子中的8个进行相互换位,即8个Y2＋离子进入四面体间隙（A位）,而剩下8个Y2＋离子与8个X4＋离子复合占据正常情况下B位的八面体间隙.除正反两种极端情况外,还可能有混合型中间状态分布.这样可用反分布率α定量表示X离子占八面体上的分数,从而将各种尖晶石结构通式扩充如下：
正型：（X）四面体〔Y2〕八面体O4,α＝0；
反型：（Y）四面体〔X,Y〕八面体O4,α＝1；
混合型：（Yα,X1－α）四面体〔Xα,Y2－α〕八面体O4,
0＜α＜1.
正与反型的属性及反位的程度对于化合物材料的性能有较大影响.对于常见的2∶3和4∶2电价比的尖晶石结构,似乎前者趋正型,后者趋反型.但纵观全部物种,不仅有相当数量趋于混合型,且范围程度不能确定,而且还有若干品种完全不遵从这一规律.影响这种分布的因素极其复杂,有离子键的静电能、离子半径、共价键的空间分布、晶体场等诸多方面.根据经验数据可将大部分二、三价离子的优先顺序排出：Zn2＋,Cd2＋,GA2＋,In3＋,Mn2＋,FE3＋,Mn3＋,FE2＋,Mg2＋,Cu2＋,CO2＋,Ti3＋,Ni2＋,CR3＋.越往前倾向于四面体填隙,反之倾向于八面体填隙.阳离子的分布对尖晶石型材料的性能也有重大影响〔1,4〕.
大多数尖晶石结构化合物,A、B位离子化合价比为2:3.在现有百余种尖晶石结构化合物中,除2:3外电价比最常见的是4:2,其结构多为反尖晶石结构,如TiMg2O4,TiZn2O4,TiMn2O4.反型结构可看作8个A位离子与16个B位离子中的8个进行相互换位,即8个Y2＋离子进入四面体间隙（A位）,而剩下8个Y2＋离子与8个X4＋离子复合占据正常情况下B位的八面体间隙.除正反两种极端情况外,还可能有混合型中间状态分布.这样可用反分布率α定量表示X离子占八面体上的分数,从而将各种尖晶石结构通式扩充如下：
正型：（X）四面体〔Y2〕八面体O4,α＝0；
反型：（Y）四面体〔X,Y〕八面体O4,α＝1；
混合型：（Yα,X1－α）四面体〔Xα,Y2－α〕八面体O4,
0＜α＜1.
正与反型的属性及反位的程度对于化合物材料的性能有较大影响.对于常见的2∶3和4∶2电价比的尖晶石结构,似乎前者趋正型,后者趋反型.但纵观全部物种,不仅有相当数量趋于混合型,且范围程度不能确定,而且还有若干品种完全不遵从这一规律.影响这种分布的因素极其复杂,有离子键的静电能、离子半径、共价键的空间分布、晶体场等诸多方面.根据经验数据可将大部分二、三价离子的优先顺序排出：Zn2＋,Cd2＋,GA2＋,In3＋,Mn2＋,FE3＋,Mn3＋,FE2＋,Mg2＋,Cu2＋,CO2＋,Ti3＋,Ni2＋,CR3＋.越往前倾向于四面体填隙,反之倾向于八面体填隙.阳离子的分布对尖晶石型材料的性能也有重大影响〔1,4〕.