Familia spinelului
Familia spinelelor (spinelelor) este o familie de minerale cu formula generală AD 2 X 4 , unde
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 ;
Mineralele din familia spinelului sunt folosite ca geotermometre sau geobarometre. Unele sunt minerale de minereu (de exemplu magnetit , violarită ) iar altele sunt folosite ca pietre prețioase (de exemplu spinel roșu ).
Mineralele din familia spinelului cu o astfel de compoziție tipică, conform datelor cu raze X, ar trebui considerate ca oxizi complecși și nu ca săruri ale acizilor oxigenați, adică nu ca aluminați , ferite etc. [1]
Datorită izomorfismului foarte răspândit (în special în rândul cationilor divalenți ), alături de membrii extremi se cunosc și cei intermediari, care sunt mult mai frecventi. Multe dintre spinelele cu compoziție intermediară au fost descrise sub denumiri specifice, unele dintre denumiri au fost interpretate în moduri diferite; clasificări foarte fracționate ale unor autori, introducerea de noi denumiri de către aceștia, precum și o modificare a conținutului conceptelor acceptate au dus la incertitudinea denumirilor, în special pentru spinele de compoziție intermediară [2] .
Nomenclatură
Familia este împărțită în trei grupuri pe baza anionului X dominant:
O 2- : grupa oxispinel .
S 2- : grupa tiospinel .
Se 2- : grupul seleniospinel .
Fiecare grupă este împărțită în subgrupe în funcție de valența dominantă și apoi de constituentul dominant (sau perechea heterovalentă de constituenți) reprezentată prin litera D în formula AD 2 X 4 [3] .
| Grupul de oxispinele | Grupul tiospinelului | Grupul seleniospinel | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Cation dominant A | Subgrupul spinelului | subgrupul Ulvöspinel | subgrupul carolit | subgrup de linneite | |
| Fe | Magnetită Fe 2+ Fe 3+ 2 O 4 | Philipstadit (Fe 3+ 0,5 Sb 5+ 0,5 ) Mn 2 O 4 | — | Dobrelite Fe 2+ Cr 3+ 2 S 4 | — |
| Cromit Fe2 + Cr3 + 2O4 _ _ | — | — | 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 | — | |
| Hercinit Fe2 + Al2O4 _ _ _ | — | — | Indit FeIn 2 S 4 | — | |
| Maghemite (Fe 3+ 0,67 ◻ 0,33 )Fe 3+ 2 O 4 | — | — | Violarita 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 ZnMn2O4 _ _ _ | — | — | — | — | |
| Zincocromit ZnCr2O4 _ _ _ | — | — | — | — | |
| Mn | Galaxit Mn2 + Al2O4 _ _ _ | Tegengrenit (Mn 3+ 0,5 Sb 5+ 0,5 ) Mg 2 O 4 | — | — | — |
| Gausmanit Mn 2+ Mn 3+ 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Jacobsite Mn 2+ Fe 3+ 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Manganocromit Mn 2+ Cr 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Vuorelainit Mn 2+ V 3+ 2 O 4 | — | — | — | — | |
| mg | Magnezitocromit MgCr2O4 _ _ _ | Candilit (Mg, Fe 3+ ) 2 (Ti, Fe 3+ , Al) O 4 | — | — | — |
| Magnezioculsonit MgV 2 O 4 | Ringwoodit ( Mg, Fe2 + ) 2SiO4 | — | — | — | |
| Magnezioferită MgFe 3+ 2 O 4 | — | — | — | — | |
| Spinel MgAl2O4 _ _ _ | — | — | — | — | |
| Cu | Cuprospinel Cu 2+ Fe 3+ 2 O 4 | — | Fletcherite CuNi 2 S 4 | Cuprorodsit (Cu 1+ 0,5 Fe 3+ 0,5 )Rh 3+ 2 S 4 | Tyrellit Cu(Co 3+ ,Ni 3+ ) 2 Se 4 |
| — | — | Malanit
Cu 1+ (Ir 3+ Pt 4+ )S 4 |
— | — | |
| — | — | Florensovit (Cu,Zn)Cr 1,5 Sb 0,5 S 4 | — | — | |
| — | — | Rodostanita
Cu 1+ (Fe 2+ 0,5 Sn 4+ 1,5 )S 4 |
— | — | |
| co | Cocromit CoCr2O4 _ _ _ | — | — | Linnaite Co 2+ Co 3+ 2 S 4 | Bornhardtite Co 2+ Co 3+ 2 Se 4 |
| — | — | Siegenit CoNi 2 S 4 | — | ||
| Ni | Nicromit (Ni,Co,Fe)(Cr,Fe, Al ) 2O4 | — | — | Polidimit Ni 2+ Ni 3+ 2 S 4 | Truestedtite 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 TiFe 2 O 4 | — | — | — |
| GE | — | Brunogayerite Ge 4+ Fe 2+ 2 O 4 | — | — | — |
| CD | — | — | — | Cadmoindit CdIn 2 S 4 | — |
| Pb | — | — | — | Xingtskhongit Pb 2+ Ir 3+ 2 S 4 | — |
Structura cristalină
Singonia familiei spinelului este de obicei cubică , grupul spațial este Fd3m. Numărul de unități de formulă (Z) este 8. Ionii de oxigen sunt împachetati dens în patru plane paralele cu fețele octaedrului (ambalare apropiată cubică). În tipul structural de spinel normal (n-spinel), cationii divalenți ( Mg 2+ , Fe 2+ , etc.) sunt înconjurați de patru ioni de oxigen într-un aranjament tetraedric , în timp ce cationii trivalenți ( Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3 + , etc.) sunt înconjurate de șase ioni de oxigen de-a lungul vârfurilor octaedrului. Fiecare ion de oxigen este asociat cu un cationi bivalenți și trei trivalenți. Structura este caracterizată printr-o combinație de „unități structurale” izometrice - tetraedre și octaedre, fiecare vârf fiind comun unui tetraedru și trei octaedre. Aceste caracteristici structurale explică bine proprietățile acestor minerale precum izotropia optică , lipsa clivajului , stabilitatea chimică și termică a compușilor, duritatea destul de mare și altele [1] .
Spineluri care conțin elemente tetra și bivalente, întotdeauna inversate. Cationii tri- și tetravalenți ocupă predominant poziții octaedrice; excepţiile sunt Fe 3+ , In 3+ , Ga 3+ , care sunt dispuse de preferinţă în poziţii tetraedrice. Structura normală este caracteristică spinelului propriu-zis, ganit , hercinit , galaxit , spinel crom, CaAl 2 O 4 , NiAl 2 O 4 , ZnFe 2 O 4 , CdFe 2 O 4 . Gausmannitul , heterolitul și rombomagnojacobzitul au o structură oarecum distorsionată de acest tip și o structură defectuoasă asemănătoare spinelului - Al 2 O 3 . Unele sulfuri din compoziţia R 2+ R 2 3+ S 4 au şi structura spinelului , unde R 2+ este Co , Ni , Fe , Cu . şi R3 + -Co , Ni , Cr ( linieit , siegenit , polidimit ) . Structura intoarsa si apropiata de ea este caracteristica magnetitei , magnezoferitei , ulvospinelului , Mg 2 TiO 4 , MgGa 2 O 4 , Zn 2 SnO 4 , Zn 2 TiO 4 , MgIn 2 O 4 . [patru]
Proprietăți fizice
Greutatea specifică și indicii de refracție ai spinelului variază în funcție de compoziție. Proprietățile fizice, în special proprietățile magnetice și electrice, depind de poziția cationilor în structură. Toate spinelele de tip normal au un nivel scăzut, în timp ce spinelele de tip invers, cum ar fi magnetita , au o conductivitate electrică ridicată .
În spinelele naturale, compatibilitatea mai mult sau mai puțin completă este observată în cadrul fiecărei serii izomorfe , în timp ce compatibilitatea este limitată între membrii diferitelor serii. Există serii continue de la MgAl 2 O 4 - FeAl 2 O 4 , MgAl 2 O 4 - MgCr 2 O 4 şi MgAl 2 O 4 la FeCr 2 O 4 . Prezența ilmenitei și hercinitului în magnetit și a hausmanitei în jacobsit sub formă de produși de descompunere în soluție solidă indică miscibilitatea limitată a spinelilor din compoziția corespunzătoare. Substituțiile izomorfe afectează vizibil dimensiunile celulei unitare . Formula propusă de Mikheev reflectă dependența unui 0 de dimensiunile cationilor divalenți și trivalenți: pentru membrii intermediari ai seriilor izomorfe se ia valoarea medie a razei cationilor care se înlocuiesc unul pe altul.
Influența conținutului de diferiți cationi asupra mărimii se reflectă în dependența de regresie: unde x 1 este cantitatea atomică de Al , x 2 - Fe 2+ și Zn , x 3 - Mg ; x 4 - Mn 2+ . [5]
Note
- ↑ 1 2 Betekhtin, 2007 , p. 314.
- ↑ Ciuhrov, 1967 , p. optsprezece.
- ↑ 1 2 Ferdinando Bosi, Cristian Biagioni, Marco Pasero, 2018 , p. 185.
- ↑ Ciuhrov, 1967 , p. 19, 21.
- ↑ Ciuhrov, 1967 , p. 19, 22.
Literatură
- Chukhrov F.V., Bonstedt-Kupletskaya. E. M. Minerale. Director. Problema 3. Oxizi complexi, titanați, niobați, tantalați, antimonați, hidroxizi .. - Moscova: Nauka, 1967. - 676 p.
- Betekhtin A. G. Curs de mineralogie. - Moscova: KDU, 2007. - 271 p.
- Ferdinando Bosi, Cristian Biagioni, Marco Pasero. Nomenclatura și clasificarea supergrupului spinelului (engleză) // European Journal of Mineralogy. - 2018. - 12 septembrie ( vol. 31 , nr. 1 ). - P. 183-192 .
Link -uri
- Familia Spinel la Mindat.org