Familia espinela

La familia de las espinelas (spinels)  es una familia de minerales con la fórmula general AD 2 X 4 , donde

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 ;

X - O 2- , S 2- , Se 2- .

Los minerales de la familia de las espinelas se utilizan como geotermómetros o geobarómetros. Algunos son minerales (p. ej ., magnetita , violarita ) y otros se utilizan como piedras preciosas (p. ej ., espinela de color rojo ).

Los minerales de la familia de la espinela con una composición tan típica, según los datos de rayos X, deben considerarse óxidos complejos y no sales de ácidos de oxígeno, es decir, no como aluminatos , ferritas , etc. [1]

Debido al isomorfismo muy extendido (especialmente entre cationes divalentes ), junto con los miembros extremos se conocen los intermedios, que son mucho más comunes. Muchas de las espinelas de composición intermedia se describieron con nombres específicos, algunos de los nombres se interpretaron de diferentes maneras; Las clasificaciones muy fraccionarias de algunos autores, la introducción de nuevos nombres por parte de ellos, así como un cambio en el contenido de los conceptos aceptados llevaron a la incertidumbre en las designaciones, especialmente para las espinelas de composición intermedia [2] .

Nomenclatura

La familia se divide en tres grupos según el anión X dominante:

O2- : grupo oxiespinela .

S2- : grupo de tioespinela .

Se 2- : grupo de selenioespinela .

Cada grupo se divide en subgrupos según la valencia dominante y luego el constituyente dominante (o par heterovalente de constituyentes) representado por la letra D en la fórmula AD 2 X 4 [3] .

Estructura cristalina

La singonía de la familia de las espinelas suele ser cúbica , el grupo espacial  es Fd3m. El número de unidades de fórmula (Z) es 8. Los iones de oxígeno están densamente empaquetados en cuatro planos paralelos a las caras del octaedro (empaquetamiento cerrado cúbico). En el tipo estructural de espinela normal (n-espinela), los cationes divalentes ( Mg 2+ , Fe 2+ , etc.) están rodeados por cuatro iones de oxígeno en una disposición tetraédrica , mientras que los cationes trivalentes ( Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3 + , etc.) están rodeados por seis iones de oxígeno a lo largo de los vértices del octaedro. Cada ion de oxígeno está asociado con un catión divalente y tres trivalentes. La estructura se caracteriza por una combinación de "unidades estructurales" isométricas : tetraedros y octaedros, siendo cada vértice común a un tetraedro y tres octaedros. Estas características estructurales explican bien propiedades de estos minerales como la isotropía óptica , la falta de escisión , la estabilidad química y térmica de los compuestos, la dureza relativamente alta y otras [1] .

Espinelas que contienen elementos tetravalentes y divalentes, siempre invertidas. Los cationes trivalentes y tetravalentes ocupan predominantemente posiciones octaédricas; las excepciones son Fe 3+ , In 3+ , Ga 3+ , que están dispuestos preferentemente en posiciones tetraédricas. La estructura normal es característica de espinela propiamente dicha, ganita , hercinita , galaxita , espinelas cromadas, CaAl 2 O 4 , NiAl 2 O 4 , ZnFe 2 O 4 , CdFe 2 O 4 . La gausmanita , la heterolita y la rombomagnojacobita tienen una estructura algo distorsionada de este tipo y una estructura defectuosa similar a la espinela : Al 2 O 3 . Algunos sulfuros de la composición R 2+ R 2 3+ S 4 también tienen la estructura de espinela , donde R 2+  es Co , Ni , Fe , Cu . y R3 +  - Co , Ni , Cr ( linneita , siegenita , polidimita ). La estructura torneada y próxima a ella es característica de magnetita , magnesioferrita , ulvoespinela , Mg 2 TiO 4 , MgGa 2 O 4 , Zn 2 SnO 4 , Zn 2 TiO 4 , MgIn 2 O 4 . [cuatro]

Propiedades físicas

La gravedad específica y los índices de refracción de las espinelas varían según la composición. Las propiedades físicas, especialmente las propiedades magnéticas y eléctricas, dependen de la posición de los cationes en la estructura. Todas las espinelas de tipo normal tienen baja, mientras que las espinelas de tipo inverso, como la magnetita , tienen una conductividad eléctrica alta .

En las espinelas naturales se observa una compatibilidad más o menos completa dentro de cada serie isomórfica , mientras que la compatibilidad es limitada entre miembros de series diferentes. Hay series continuas desde MgAl 2 O 4  - FeAl 2 O 4 , MgAl 2 O 4  - MgCr 2 O 4 y MgAl 2 O 4 hasta FeCr 2 O 4 . La presencia de ilmenita y hercinita en magnetita, y de hausmannita en jacobsita en forma de productos de descomposición en solución sólida indica la miscibilidad limitada de las espinelas de la composición correspondiente. Las sustituciones isomórficas afectan notablemente las dimensiones de la celda unitaria . La fórmula propuesta por Mikheev refleja la dependencia de un 0 de los tamaños de los cationes divalentes y trivalentes: para miembros intermedios de series isomórficas, se toma el valor promedio del radio de los cationes que se reemplazan entre sí.

La influencia del contenido de varios cationes sobre el tamaño se refleja en la dependencia de regresión: donde x 1 es la cantidad atómica de Al , x 2  - Fe 2+ y Zn , x 3  - Mg ; x 4  - Mn 2+ . [5]

Notas

1. ↑ 1 2 Betekhtin, 2007 , p. 314.
2. ↑ Chukhrov, 1967 , pág. Dieciocho.
3. ↑ 1 2 Ferdinando Bosi, Cristian Biagioni, Marco Pasero, 2018 , p. 185.
4. ↑ Chukhrov, 1967 , pág. 19, 21.
5. ↑ Chukhrov, 1967 , pág. 19, 22.

Literatura

1. Chukhrov F.V., Bonstedt-Kupletskaya. E. M. Minerales. Directorio. Número 3. Óxidos complejos, titanatos, niobatos, tantalatos, antimonatos, hidróxidos .. - Moscú: Nauka, 1967. - 676 ​​​​p.
2. Betekhtin A. G. Curso de mineralogía. - Moscú: KDU, 2007. - 271 p.
3. Ferdinando Bosi, Cristian Biagioni, Marco Pasero. Nomenclatura y clasificación del supergrupo espinela  (inglés)  // European Journal of Mineralogy. - 2018. - 12 de septiembre ( vol. 31 , núm. 1 ). - pág. 183-192 .

Enlaces

• Familia espinela en Mindat.org