Rodina spinelů
Rodina spinelů (spinelů) je rodina minerálů s obecným vzorcem AD 2 X 4 , kde
A - Mg , Zn , Mn , Si , Ge , Fe , Co , Cu , Sb , Ti , Ni ;
D - Fe , Al , Mn , Fe , V , Cr , Co , In , Ir , Rh , Pt , Ni ;
Minerály z rodiny spinelů se používají jako geotermometry nebo geobarometry. Některé jsou rudní minerály (např . magnetit , violarit ) a některé se používají jako drahé kameny (např . červeně zbarvený spinel ).
Minerály ze skupiny spinelů s takovým typickým složením by podle rentgenových údajů měly být považovány za komplexní oxidy, nikoli za soli kyslíkatých kyselin, tedy nikoli za hlinitany , ferity atd. [1]
Vzhledem k velmi rozšířenému izomorfismu (zejména mezi dvojmocnými kationty ) jsou spolu s krajními členy známy i mezilehlé členy, které jsou mnohem častější. Mnoho spinelů středního složení bylo popsáno pod konkrétními názvy, některá jména byla vykládána různými způsoby; velmi zlomkové klasifikace některých autorů, jejich zavádění nových názvů, jakož i změna obsahu přijímaných pojmů vedly k nejistotě v označení, zejména u spinelů středního složení [2] .
Nomenklatura
Rodina je rozdělena do tří skupin na základě dominantního X aniontu :
O 2- : Oxyspinelová skupina .
S 2- : Thiospinel skupina .
Se 2- : Seleniospinelová skupina .
Každá skupina je rozdělena na podskupiny podle dominantní valence a poté na dominantní složku (nebo heterovalentní pár složek) reprezentovanou písmenem D ve vzorci AD 2 X 4 [3] .
| Skupina oxyspinelů | Thiospinel skupina | Skupina seleniospinelů | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Dominantní kation A | Spinel podskupina | Ulvöspinelova podskupina | Podskupina karrolitu | Linnejská podskupina | |
| Fe | Magnetit Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 | Philipstadite (Fe 3+ 0,5 Sb 5+ 0,5 ) Mn 2 O 4 | — | Dobrelit Fe 2+ Cr 3+ 2 S 4 | — |
| Chromit Fe 2+ Cr 3+ 2 O 4 | — | — | Ferrorhodsite
(Fe,Cu)(Rh,Ir,Pt) 2 S 4 |
— | |
| Coulsonit Fe 2+ V 3+ 2 O 4 | — | — | Greigite Fe 2+ Fe 3+ 2 S 4 | — | |
| Hercynit Fe 2+ Al 2 O 4 | — | — | Indit FeIn 2 S 4 | — | |
| Maghemit (Fe 3+ 0,67 ◻ 0,33 )Fe 3+ 2 O 4 | — | — | Violarit Fe 2+ Ni 3+ 2 S 4 | — | |
| Zn | Franklinit Zn 2+ Fe 3+ 2 O 4 | — | — | Kalininit ZnCr 2 S 4 | — |
| Ganit ZnAl 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Heterolit ZnMn 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Zincochromit ZnCr 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Mn | Galaxit Mn 2+ Al 2 O 4 | Tegengrenit (Mn 3+ 0,5 Sb 5+ 0,5 ) Mg 2 O 4 | — | — | — |
| Gausmanit Mn 2+ Mn 3+ 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Jakosit Mn 2+ Fe 3+ 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Manganochromit Mn 2+ Cr 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Vuorelainenit Mn 2+ V 3+ 2 O 4 | — | — | — | — | |
| mg | Magnesitochromit MgCr 2 O 4 | Candylit (Mg, Fe 3+ ) 2 (Ti, Fe 3+ , Al) O 4 | — | — | — |
| Magnesiokulsonit MgV 2 O 4 | Ringwoodit (Mg , Fe2 + ) 2SiO4 | — | — | — | |
| Magnesioferrit MgFe 3+ 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Spinel MgAl 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Cu | Kuprospinel Cu 2+ Fe 3+ 2 O 4 | — | Fletcherite CuNi 2 S 4 | Cuprorodsite (Cu 1+ 0,5 Fe 3+ 0,5 )Rh 3+ 2 S 4 | Tyrrellite Cu( Co3 + , Ni3 + ) 2Se4 |
| — | — | Malanit
Cu 1+ (Ir 3+ Pt 4+ )S 4 |
— | — | |
| — | — | Florensovit (Cu,Zn)Cr 1,5 Sb 0,5 S 4 | — | — | |
| — | — | Rhodostannitid
Cu 1+ (Fe 2+ 0,5 Sn 4+ 1,5 )S 4 |
— | — | |
| co | Cochromit CoCr2O4 _ _ _ | — | — | Linnait Co 2+ Co 3+ 2 S 4 | Bornhardtit Co 2+ Co 3+ 2 Se 4 |
| — | — | Siegenit CoNi 2 S 4 | — | ||
| Ni | Nichromit (Ni,Co,Fe)(Cr,Fe, Al ) 2O4 | — | — | Polydymit Ni 2+ Ni 3+ 2 S 4 | Truestedtit Ni 3 Se 4 |
| Trevorit Ni 2+ Fe 3+ 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Ti | Titanomaghemit (Ti 4+ 0,5 ◻ 0,5 )Fe 3+ 2 O 4 | Ulvöspinel TiFe2O4 _ _ _ | — | — | — |
| Ge | — | Brunogayerit Ge 4+ Fe 2+ 2 O 4 | — | — | — |
| CD | — | — | — | Cadmoindite CdIn 2 S 4 | — |
| Pb | — | — | — | Xingtskhongit Pb 2+ Ir 3+ 2 S 4 | — |
Krystalová struktura
Syngonie rodiny spinelů je obvykle kubická , prostorová skupina je Fd3m. Počet jednotek vzorce (Z) je 8. Kyslíkové ionty jsou hustě nahromaděny ve čtyřech rovinách rovnoběžných s plochami oktaedru (kubické těsné balení). Ve strukturním typu normálního spinelu (n-spinel) jsou dvojmocné kationty ( Mg 2+ , Fe 2+ atd.) obklopeny čtyřmi kyslíkovými ionty v tetraedrickém uspořádání, zatímco trojmocné kationty ( Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3 + atd.) jsou obklopeny šesti ionty kyslíku podél vrcholů oktaedru. Každý kyslíkový iont je spojen s jedním dvojmocným a třemi trojmocnými kationty. Struktura je charakteristická kombinací izometrických „strukturních jednotek“ – čtyřstěnů a osmistěnů, přičemž každý vrchol je společný jednomu čtyřstěnu a třem osmistěnům. Tyto strukturní rysy dobře vysvětlují takové vlastnosti těchto minerálů, jako je optická izotropie , nedostatečná štěpitelnost , chemická a tepelná stabilita sloučenin, poměrně vysoká tvrdost a další [1] .
Spinely obsahující tetra- a divalentní prvky, vždy převrácené. Tri- a čtyřmocné kationty zaujímají převážně oktaedrické polohy; výjimkou jsou Fe 3+ , In 3+ , Ga 3+ , které jsou s výhodou uspořádány v tetraedrických polohách. Normální struktura je charakteristická pro vlastní spinel, ganit , hercynit , galaxii , chrom spinely, CaAl 2 O 4 , NiAl 2 O 4 , ZnFe 2 O 4 , CdFe 2 O 4 . Gausmanit , heterolit a rhombomagnojacobsite mají poněkud zdeformovanou strukturu tohoto typu a defektní spinelovitou strukturu - Al 2 O 3 . Některé sulfidy o složení R 2+ R 2 3+ S 4 mají také spinelovou strukturu , kde R2 + je Co , Ni , Fe , Cu . a R3 + -Co , Ni , Cr ( linneit , siegenit , polydymit ) . Struktura otočená a blízko ní je charakteristická pro magnetit , magnesioferrit , ulvospinel , Mg 2 TiO 4 , MgGa 2 O 4 , Zn 2 SnO 4 , Zn 2 TiO 4 , MgIn 2 O 4 . [čtyři]
Fyzikální vlastnosti
Specifická hmotnost a indexy lomu spinelů se liší podle složení. Fyzikální vlastnosti, zejména magnetické a elektrické vlastnosti, závisí na poloze kationtů ve struktuře. Všechny spinely normálního typu mají nízkou, zatímco spinely obráceného typu, jako je magnetit , mají vysokou elektrickou vodivost .
U přírodních spinelů je pozorována více či méně úplná kompatibilita v rámci každé izomorfní řady, zatímco kompatibilita je omezena mezi členy různých řad. Existují spojité řady od MgAl 2 O 4 - FeAl 2 O 4 , MgAl 2 O 4 - MgCr 2 O 4 a MgAl 2 O 4 až po FeCr 2 O 4 . Přítomnost ilmenitu a hercynitu v magnetitu a hausmannitu v jacobbitu ve formě produktů rozkladu tuhého roztoku ukazuje na omezenou mísitelnost spinelů odpovídajícího složení. Izomorfní substituce výrazně ovlivňují rozměry základní buňky . Vzorec navržený Mikheevem odráží závislost a 0 na velikostech dvojmocných a trojmocných kationtů: pro mezilehlé členy izomorfní řady se bere průměrná hodnota poloměru kationtů, které se navzájem nahrazují.
Vliv obsahu různých kationtů na velikost se odráží v regresní závislosti: kde x 1 je atomové množství Al , x 2 - Fe 2+ a Zn , x 3 - Mg ; x 4 - Mn2 + . [5]
Poznámky
- ↑ 1 2 Betechtin, 2007 , str. 314.
- ↑ Chukhrov, 1967 , s. osmnáct.
- ↑ 1 2 Ferdinando Bosi, Cristian Biagioni, Marco Pasero, 2018 , str. 185.
- ↑ Chukhrov, 1967 , s. 19, 21.
- ↑ Chukhrov, 1967 , s. 19, 22.
Literatura
- Chukhrov F.V., Bonstedt-Kupletskaya. E. M. Minerály. Adresář. Vydání 3. Komplexní oxidy, titanáty, niobáty, tantaláty, antimoničnany, hydroxidy .. - Moskva: Nauka, 1967. - 676 s.
- Betekhtin A. G. Kurz mineralogie. - Moskva: KDU, 2007. - 271 s.
- Ferdinando Bosi, Cristian Biagioni, Marco Pasero. Nomenklatura a klasifikace superskupiny spinelu (anglicky) // European Journal of Mineralogy. - 2018. - 12. září ( roč. 31 , č. 1 ). - S. 183-192 .
Odkazy
- Rodina Spinelů na Mindat.org