|
Shpinel tuzilishi
Shpinel strukturasi kubsimon struktura bo'lib, o'ta barqaror, dominant ion xarakterga ega. Zaryad kompensatsiyasidan tashqari, kation/anion nisbati ¾ ni tashkil qiladi. 140 dan ortiq oksidlar va 80 dan ortiq sulfidlar tizimli ravishda o'rganilgan (Hill & al 1979). Tijoriy ahamiyatga ega bo'lgan shpinellarning aksariyati sintetikdir, lekin eng muhimi va amaliy qo'llanilishi bilan eng qadimgisi, magnetit, Fe3O4, tabiiy oksiddir. Magnetit shuningdek, g'ayrioddiy elektr va magnit xususiyatlarni ta'minlaydigan ekvivalent kristall maydonlarda temir (Fe2+) va temir (Fe3+) temirning bir vaqtning o'zida mavjudligining ajoyib xususiyatiga ega. 2,3 shpinelga qo'shimcha ravishda (2,3 mos ravishda ikki va uch valentli kationlarni nazarda tutadi), D+2T+ formulasida kislorod bilan ta'minlangan 8 manfiy zaryadni muvozanatlash uchun bitta ikki va ikki uch valentli kationlarning birikmasidan hosil bo'ladi. 32O-24, 2,4 (Co2GeO4), 1,3,4 (LiFeTiO4), 1,3 (Li0,5Fe2,5O4) kabi umumiy valentligi 8 bo'lgan 3 ta kationni ta'minlaydigan shpinel tuzilishiga ega boshqa birikmalar mavjud. ), 1,2,5 (LiNiVO4) va 1,6 (Na2WO4) shpinellar.
Fd3m kosmik guruhiga mansub kristall strukturani kislorodlarning bir-biriga yaqin joylashgan (fcc) joylashuvi sifatida ta'riflash mumkin, u tetraedral va oktaedral oraliq joylarni o'z ichiga oladi. Interstitsial oktaedral maydonlarning yarmini va tetraedral maydonlarning sakkizdan bir qismini kationlar egallaydi. Ular "A" joylari (tetraedral) va "B" joylari (oktaedral) sifatida ham tanilgan.
Birlik hujayra sakkizta A, 16 B va 32 kisloroddan iborat sakkizta AB2O4 formula birligidan iborat. Ushbu birlik katakchani ikkita joyni yaxshiroq ko'rish uchun a/2 chetining oktantlariga (a = birlik hujayra parametri) bo'linishi mumkin, 2.1-rasm. Bu tasvirda hujayraning kelib chiqishi sifatida tetraedral kation olinadi. Ikkala saytning eng yaqin qo'shnilari rasmda ko'rsatilgan.
Ikki valentli kationlar A joylarini va uch valentli kationlar B joylariga kirganda, shpinel "normal" kation taqsimotiga ega deb nomlanadi. Bu tartibni (D+2) [T3+2] shaklida ifodalash mumkin. Ushbu strukturaning bir varianti "teskari" shpinel bo'lib, bu erda A joylari uch valentli kationni o'z ichiga oladi, B joylarida ikki valentli va qolgan uch valentli kationlar mavjud. Ba'zi hollarda termal muolajalar bilan o'ynash orqali oraliq taqsimotga erishish mumkin, bu yerda "inversiya darajasi" dir. Ikki shpinel joyida kationlarning tarqalishi kation radiusi, elektrostatik energiya, kristall maydon energiyasi va qutblanish effektlarining (masalan, kovalentlik hissasi) murakkab o'zaro ta'siriga bog'liq.
Shpinel strukturasi barqarorligining ajoyib xususiyati shundaki, u juda ko'p turli xil umumiy qattiq eritmalarni hosil qilishi mumkin. Ba'zi shartlar qo'llaniladi; birinchidan, elektr neytralligi, ya'ni barcha kationlar zaryadining qo'shilishi kislorodning umumiy zaryadini muvozanatlashi kerak; ikkinchidan, kationlar/kislorod nisbati ¾ bo'lishi kerak va nihoyat, kation radiuslari o'rtasida nisbatan kichik farqlar bo'lishi kerak. Qattiq eritmalarda tarkib doimiy ravishda o'zgarishi mumkin, bu esa fizik xususiyatlarning doimiy o'zgarishiga olib keladi. Bu magnit xususiyatlarini juda aniq moslashtirish imkonini beradi, bu har qanday dastur uchun asosiy afzallik hisoblanadi. 2,3 shpinel formulasidagi ikki valentli kation har qanday birikma bilan hosil bo'lishi mumkin.
Shpinel strukturasining birlik hujayrasi. A joylaridagi kationlar kichik qora doiralar bilan, oktaedral B joylaridagi kationlar kichik ochiq doiralar bilan, katta doiralar esa kisloroddir. Birlik katak parametri a.
A qo’shni maydon , b) B maydonining va c) kislorod maydonining eng yaqin qo'shnilari.
ikki valentli Ni2+, Co2+, Mn2+, Fe2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+, Mg2+, Ca2+. Temir ionlari Al3+, V3+, Cr3+, Mn3+, Ga3+, In3+ va boshqalar bilan almashtirilishi yoki birlashtirilishi mumkin. Eng qiziqarli va vakilli qattiq eritmalardan biri Ni-Zn ferritlari bo'lib, formula Ni1-xZnxFe2O4, 0 ≤ x ≤ bilan. 1.0 (Ravindranatan va Patil, 1987).
Do'stlaringiz bilan baham: |
