反尖晶石型結構

Magn 2O4 2O4

尖晶石群( spinel group )
尖晶石群礦物的化學式通式為XY2O4，X 為+2 價的陽離子，Y 是+3 價的陽離子，
而氧原子在(111)的面上以立方緊密堆積（cubic close packing, CCP; or
face-centered close packing, FCC）排列（圖一），X 和Y 則分別位在氧所構成的
四面體或八面體的孔隙中（圖二和圖三）。
圖一、以多面體相連線所呈現之尖晶石結構圖，尖晶石[111] 方向垂直頁面。
若以尖晶石群中的尖晶石（MgAl2O4）來說，Mg2+(X)系占據粉紅色的四面體孔
隙，Al3+(Y)則是位於藍色的八面體孔隙。（圖片出處：
四面體孔隙八面體孔隙
圖二、配位數為4 的四面體孔隙（tetrahedral site）與配位數為6 的八面體孔隙
（octahedral site）
圖三、尖晶石之單位晶胞圖，顯示出氧原子、八面體孔隙、和四面體孔隙的位置。
每一單位晶胞包含了56 個原子，即8 單位的尖晶石化學式XY2O4
正尖晶石（normal spinel）結構與反尖晶石（inverse spinel）結構
尖晶石結構中被陽離子填滿八面體孔隙是被填滿四面體孔隙的兩倍，尖晶石的化
學式是XY2O4，其一種可能是全部的Y(+3)填入八面體孔隙與全部X(+2)填入四
面體孔隙，稱之為正尖晶石結構。另一種可能是用X(+2)填入八面體孔隙，並用
一半的Y(+3)填入四面體孔隙，剩下的一半的仍然填入八面體孔隙，這樣產生的
結構稱為反尖晶石，正尖晶石結構和反尖晶石結構的尖晶石群礦物請參見表一。
尖晶石群礦物依成份可分為三個不同的尖晶石系列，以下為各系列之礦物名稱和
化學式：
Spinel series（尖晶石系列）
1. Spinel（尖晶石） MgAl2O4
2. Hercynite（鐵尖晶石） Fe2+Al2O4
3. Gahnite（鋅尖晶石） ZnAl2O4
4. Galaxite（錳尖晶石） MnAl2O4
Magnetite series（磁鐵礦系列）
1. Magnesioferrite（鎂鐵礦） MgFe3+
2O4
2. Magnetite（磁鐵礦） Fe2+Fe3+
2O4
3. Maghemite（磁赤鐵礦） γ- Fe3+
2O3
4. Ulvöspinel（鈦鐵尖晶石） Fe2+
2TiO4
5. Franklinite（鋅鐵尖晶石） ZnFe3+
2O4
6. Jacobsite（錳鐵礦） MnFe3+
2O4
7. Trevorite（鎳磁鐵礦） NiFe3+
2O4
chromite series（鉻鐵礦系列）
1. Magnesiochromite（鎂鉻鐵礦） MgCr2O4
2. Chromite（鉻鐵礦） Fe2+Cr2O4