尖晶石晶體結(jié)構(gòu)中,氧離子按立方緊密堆積排列,二價陽離子充填于八分之一的四面體空隙中,三價陽離子充填于二分之一的八面體空隙中。
尖晶石結(jié)構(gòu)通式AB2O4型,是離子晶體中的一個大類,等軸晶系。A為二價陽離子,如Mg2+,Fe2+,CO2+,Ni2+,Mn2+,Zn2+,Cd2+等;B為三價陽離子,如Al3+,F(xiàn)e3+,CO3+,Cr3+,Ga3+等。結(jié)構(gòu)中O2-離子作立方機密堆積,其中A離子填充在四面體空隙中,B離子在八面體空隙中,即A2+離子為4配位,而B3+為6配位。
以鎂鋁尖晶石MgAl2O4為典型代表:
尖晶石晶胞可以劃分成8個小的立方單位,分別由4個A型和4個B型小單位拼在一起。
每個A型、B型小單位都有4個O2-離子,晶胞中O2-的個數(shù)是8*4=32個。
Mg2+處于A型小單位的中心及一半的頂點及B型小單位一半的頂點上,
晶胞中Mg2+的數(shù)目是4*(1+4/8)+4*4/8個。Mg2+呈四配位,即占據(jù)O2-密堆積中的四面體空隙。
每個B型小單位中有4個Al3+,晶胞中Al3+的個數(shù)是4*4=16個。
Al3+呈六配位,即占據(jù)O2-密堆積中的八面體空隙。
常見的尖晶石結(jié)構(gòu)還有FeAl2O4等,此外,還有B為4價陽離子的系列,如Mg2TiO4和Mn2TiO4等許多復(fù)合氧化物。一系列硫化物如FeCr2S4,Co3S4等也都被稱作具有尖晶石型結(jié)構(gòu)化合物。
尖晶石型化合物結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定,有的可用作高溫耐火材料,有的可用作電子陶瓷材料
在焊接過程中,多會生成尖晶石型結(jié)構(gòu)的化合物,這種結(jié)構(gòu)的化合物與熔渣結(jié)合,會影響焊條的脫渣性。