磁铁矿的晶体结构

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1、磁铁矿的晶体结构姓名：徐祥雨班级：资勘09A学号：200910101107内容摘要：磁铁矿在矿物学上属于复杂氧化物,有强磁性。本文试图根据磁铁矿晶体的微观结构探讨它的最简化学式Fe3O4。磁铁矿的晶体结构在晶体结构上,磁铁矿属于倒置尖晶石型。尖晶石(或正常尖晶石)在结晶化学上属于AB2O4型多元离子晶体,其中A为二价金属离子,B为三价金属离子。氧离子O~(2-)成立方最紧密堆积,二价阳离子A充填1/8四面体空隙,三价阳离子B充填1/2八面体空隙。这种结构表现出配位四面体和八面体有角顶的连接。正文:在晶体结构上，磁铁矿属于倒置尖晶石型，在结晶化学上属于AB2O4型多元离子

2、晶体，其中A为二价金属离子，B为三价金属离子，晶胞如图1所示。氧负离子O2-成立方最紧密堆积，二价阳离子A充填1/8四面体空隙，三价阳离子B充填1/2八面体空隙。这种结构表现出配位四面体和八面体又顶角的连接，如图2所示。磁铁矿的晶体结构与正常尖晶石结构有一点差别，即而家铁离子充填半数八面体空隙，三价铁离子充填剩下的半数八面体空隙和全部四面体空隙，形成倒置尖晶石型晶体结构。根据晶体场理论，过渡元素离子在晶体中收到配位体的静电作用，原来兼并的d轨道发生能级分裂，即产生晶体场效应（如图3）。一个过渡元素离子从d轨道未分裂状态进入晶体场发生能级分裂后，它的总静电能一般比原来要低

3、。这个能量的改变值叫做晶体场稳定化能。对于一个给定的过渡元素离子而言，它在八面体场中的晶体场稳定化能值总是大于在四面体中的值。由于这两者的差所得出的每摩尔能量成为八面体位置优先能。它代表位于八面体结晶场中的一个离子与它处于四面体结晶场中时的情况比能量上的降低，也就是稳定程度的增高。尖晶石型结构可以设想成由AO4四面体和B4O4立方体交替排列的八个部分组成（图4）。在四个小立方体a中含有4个A离子和16个氧离子；而四个小立方体b中含有16个B离子和16个氧离子；外面为由A离子组成的面心立方点阵包围起来。这个面心立方点阵与相邻晶胞共用，含A离子的个数为4个。所以晶胞中离子总

4、数最简比AB2O4。对于其又倒置尖晶石型结构的磁铁矿来说，从化合价态看来应该是Fe+2Fe+3O4，相应于在磁铁矿晶胞中原子个数比是3:4.所以，磁铁矿最简化学式喂Fe3O4。参考文献1.唐有祺，晶体化学，高等教育出版社（1957）2.徐光宪，物质结构，人民教育出版社（1961）3.D.M.Adams,inorganicSolids,JohnWileyandSons(1974)