Реферат: Шпинель. Структура шпинели

Прозрачная разновидность минерала — благородная шпинель — является драгоценным камнем. Крупные (размер по ребру более 10 мм) непрозрачные трещиноватые кристаллы розовой шпинели используются как коллекционный материал. Находки такого материала связаны преимущественно с магнезиальными скарнами (месторождение Кухилал на Памире). Наибольший интерес представляют образцы кальцифиров, содержащие мелкие прозрачные кристаллы розово-красной шпинели в ассоциации с оранжевым дравитом и клиногумитом. Коллекционное значение имеют также крупные (5—10 см), хорошо ограненные кристаллы шпинели темно-синего и черного цвета, включенные в кальцифиры (Алданский р-он Якутии). Очень декоративны штуфы кристаллов шпинели и диопсида в белой или розоватой кальцитовой массе. Прекрасные кристаллы темно-зеленой и черной хлоршпинели в ассоциации с диопсидом, гранатом, везувианом, хлоритами встречаются в хлоритовых скарнах (месторождения Шишимское и Назямские горы в Челябинской обл.).

Определяется по октаэдрической форме кристаллов и высокой твердости.

Существуют двойники, их структура и строение подчиняются следующему закону:

Закон:	Изображение:
Шпинелевый двойниковая ось: [111] двойниковая пл-ть: {111}

Теория симметрии кристаллов шпинели.

1)Группа шпинели. В эту группу входят сложные оксиды с общей формулой АВ₂ О₄ , где A= Mg2+, Fe2+ иногда Zn² +, Mn² +, Be² + , а B = Fe³ +, Al³ +, Cr³ +, Mn³ +. Минералы группы шпинели имеют некоторые обшие свойства. Большинство из них кристаллизуется в кубической сингонии. Все эти минералы образуют хорошо ограненные кристаллы октаэдрического габитуса. У них наблюдается высокая твердость, отсутствует спайность, они химически и термически устойчивы. Для всех шпинелидов характерны высокотемпературные условия образования.В поверхностных условиях большинство их устойчиво и сохраняется в россыпях.

Структура кристалла шпинели.

2)Кристаллическая структура шпинели MgAl₂ O₄ .

В основе структуры нормальной шпинели MgAl₂ O₄ -

трехслойная плотнейшая упаковка атомов О, на которую

указывают слагающие всю структуру гранецентрированные

кубы. Характер заполнения 1/2 октаэдрических и 1/8

тетраэдрических пустот этой упаковки атомами Al и Mg

соответственно приводит к тому, что элементарная ячейка

структуры минерала оказывается составленной из восьми

малых F-кубов. Длина ребра элементарной ячейки около 0,8 нм. В такой увосьмиренной элементарной ячейке атомы Mg располагаются по "алмазному" закону. Это легко увидеть, если первый атом Mg поместить в ближайшую к

началу координат тетраэдрическую пустоту.

Подобное расположение [MgO₄ ]-тетраэдров задает структуре

шпинели пространственную группу с координатными

клиноплоскостями d, отвергая при этом координатные

зеркальные плоскости пространственной группы ,

описывающей симметрию чистой кубической плотнейшей

упаковки, и сохраняя общие для обеих групп: тип решетки

Браве, диагональные зеркальные плоскости и оси 3-го

порядка, т.е. кубическую симметрию всей структуры.

Переместив начало координат в первый (исходный) атом Mg

(000) и приведя к нему высоты (координаты z) остальных атомов (Mg и O), увидим, что атомы Al располагаются в такой новой большой ячейке в незанятых атомами Mg октантах. Причем четверки из атомов Al

дополняют свободные от атомов Mg кислородные тетраэдры