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磁赤铁矿

1概述

磁赤铁矿【Maghemite】

近年来磁赤铁矿被人们所日益熟悉，现在它已经被发现是一种地表十分常见的矿物,与磁铁矿常常相伴随。磁赤铁矿〔γ-Fe2O3〕是一种常见的亚铁磁性矿物。是氧化透水通气环境的很好指示矿物。它也是制造音乐和录像磁带的重要磁性材料,在工业有很广泛的用途。

2矿物组分化学组成

磁赤铁矿为γ-Fe2O3，在自然界呈亚稳状态。常含类质同像替代的Ti、Al、Mn、Ca、Mg及少量的Ga、Co；常含金红石、钛铁矿的微包裹体。隐晶质致密块体中常有机械混入物SiO2、Al2O3。纤维状或土状者含水，多呈粒状HYPERLINK集合体，致密块状，常具磁铁矿假象。

3矿物晶格

3.1晶格价键图

离子堆积图

3.2XRD图及分析

纯矿物分析

晶面参数

晶面参数

hkl

I/I0

d〔?〕

hkl

I/I0

d〔?〕

111

8

642

4

1.122

220

30

731

12

1.093

331

100

800

16

1.049

222

8

2.424

660

2

400

20

2.099

751

6

422

10

1.714

662

4

511

30

1.615

840

4

440

40

1.484

931

6

531

2

844

8

620

4

1.327

1020

4

533

10

1.280

951

6

622

4

1.265

1022

4

444

2

1.211

664

2

ICSD数据库结果

3.3晶格参数等相应的描述

等轴晶系，属于高级晶族，对称特点有4个L3，反尖晶石型构造，即1/2的Fe3+和全部的Fe2+占据八面体位置，另1/2的Fe3+占据四面体位置。在自然界呈亚稳态，多呈粒状HYPERLINK集合体，致密块状，常具磁铁矿假象。

五角三四面体HYPERLINK晶类，对称型种类3L24L3,空间群(spacinggroup)Fd-3mZ(227)

?，α=β=γ=90度。晶格常数a随Al3+、Cr3+、Mg2+替代量的增大而减小；随Ti4+、Mn2+的替代量增高而增大。晶体常呈八面体和菱形十二面体。在菱形十二面体的菱形晶面上常有平行于该面长对角线方向的条纹，为{111}和{110}的聚形纹。依{111}尖晶石律成双晶。

集合体通常成致密粒状块体。颜色及条痕均为褐色，硬度5，比重4.88，强磁性。半金属至金属光泽，不透明，无解理，有时可见∥{111}的裂开性脆。硬度5.5-6。相对密度4.9-5.2。

?在自然界，磁赤铁矿和赤铁矿及磁铁矿可相互转化。当氧逸度增大时，磁铁矿可氧化成赤铁矿；假设仍保存有原磁铁矿的晶形，称之为假象赤铁矿。假设磁铁矿仅局部转变为赤铁矿，那么称为假赤铁矿。而当氧逸度减小时，赤铁矿又可复原成磁铁矿；假设仍保存有赤铁矿的晶形，那么称之为穆赤铁矿。

4矿物晶体化学

4.1晶格结点上粒子的化学性质

磁赤铁矿主要是磁铁矿在氧化条件下经次生变化作用形成。磁铁矿中的Fe2+完全为Fe3+所代替(3Fe2+→2Fe3+)，所以有1/3Fe2+所占据的八面体位置产生了空位。晶格节点上的粒子即为Fe3+和O2-，二者均为离子。铁的原子序数为26，原子量56，熔点1534℃，沸点2750℃。铁有多种同素异形体，如α铁、β铁、γ铁、б铁等。铁是比拟活泼的金属，在金属活动顺序表里排在氢的前面。铁在枯燥空气中很难跟HYPERLINK氧气反响，但在潮湿空气中很容易发生HYPERLINK电化学腐蚀，假设在酸性气体或在HYPERLINK盐水中或卤素蒸气气氛中腐蚀更快。常温时，铁在枯燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反响，在高温时，那么剧烈反响。

Fe3+的最外层电子数为13，其离子半径和极化性能介于惰性气体型离子和铜型离子之间。因为13即接近于8也接近于18，所以Fe3+既可以与硫结合形成硫化物也可以与氧结合形成硫化物。

4.2粒子间作用力及价键分析

铁的电子构型为[Ar]3d64s2，铁是一变价元素，氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6，常见价态为+2和+3，其中+3价化合物较为稳定。O的原子序数为8，原子量16。Fe金属原子半径为0.124nm,O原子半径为0.074nm。晶格节点上的Fe3+电子构型为[Ar]3d5，离子半径为64pm，O2-电子构型为1s22s22p6，离子半径为132pm。氧的电负性仅次于氟为3.5，对电子的亲和力较大；铁的电负性1.83，很难承受电子。两种元素靠近时电子偏向电负性较大的氧，使两者之间形成离子键。同时由于Fe3+的极化力强、变形性大，使得阴阳离子的电子云会发生相应变