四氧化三铁的结构

化学教学 2 0 0 1 年 ， 第 8期 四氧化三铁的结构 高 娃 ( 呼和浩特市赛罕 区教研 室， 内蓑呼和浩特 0 1 ( O 2 0 ) 文章 编号 ： 1 0 0 5 6 6 2 9 【 2 0 0 1 l 0 8 一 O O 4 6 0 1 中国分 类号 ： C , 6 3 3 8 文献标识码 ： C 0 4 可 由铁 ( 或 F e O ) 在空气 ( 或 氧气) 中加热 ( 1 6 7 3 K) ， 或 在 真 空 中加 热 0 3到 5 2 3 K制 得。 F 0 4 是具磁性的黑色晶体 ， 又称磁性氧化铁， 不溶 于酸或碱 ， 是电的良导体。 一 射 线研究结 果证 明， 0 4是 F e ( ) 一F e ( ) 混合氧化态的化 合物或 F e ( U 1 ) 酸盐 ， 像 0 4 一 样， 即化学式为 F e ( ) F e ( ) F e ( ) 仉 。习惯 上仍用 F e 3 o 4 表示 ， 但不能看成 r e O和 F 的混合 氧化物( r e O- F e 2 0 3 ) 。 F 仉 是 由 F e “ 、 F e 3 、 0 2 一 通过离子键而组成 的复杂离子晶体 。离子间的排列方式与尖晶石构型 相 仿 。 尖晶石的化学式为 M g A 1 2 0 。其晶体 的基本结 构是由 O 一 按等径 圆球立方密堆积( C C F ) 排列起来 的， 而 M 、 等正离子填充在负离子形 成的空 隙 中。 立方密堆积的排列中密置层按 A B C A B C 的方 式叠加。在这种等径圆球的堆积中留下两种不同类 型的空隙 四面体空隙和八面体空隙 这两类空 图 l 等径圆球密堆结构中两类不同的空隙 隙的产生如图 1所示 。由图可见 ， 四面体空隙是 由 一 层三个球和另一层一个球形成 ( 如图 2 ) 。因四个 球的球心指向正 四面体的顶点， 此四个球所包 围的 空隙就称为四面体空隙。八面体空隙是由一层三个 球与另一层三个球所形成( 如图 3 ) 。因六个球的球 心指向正八面体的顶点 ， 此六个球所包围的空隙就 称为八面体空隙。由图可见 八面体空隙比四面体 空隙要大些 。 图2 正 四面 体空 隙 图 3 正八面体 空隙 尖 晶石的结构就是 由 0 2 一 构成 的立方密堆 积 1 1 中， 有告的四 面体 空隙 被M 占 据， 专的 八面 体空 隙被 A P + 占据。由于 个 O 一 在晶体 中可产生 2 n 个 四面体空隙和 个八面体空隙。所以该晶体化学 式可写成 M g A l 2 0 4 。这种构型用 A B 2 O 4 来表示 ， 方括号内是占据八面体空隙的离子 ， 故 尖晶石可 写 成 I g A 1 2 0 4 。 尖晶石构型的一种重要变体是反尖 晶石构型 ， 即 B A B I O 型。这里 B离子有一半在四面体空隙 中， A离子 和另一 半 B离子 在八 面体 的空 隙 中。 仉就属于 这种 反式构型， 即的 在四 面体 空隙中， 而 和其余r e 3 离子在八面体空隙 中， 故其构 型可用 F e ( ) F e ( ) F e ( U 1 ) O 4 来 表 示 。 因为晶体中含有交替排列着的 F le 2 和 F le 3 ， 电 子很容易因电场影响从 F e 2 转移到 F e 3 ， 因而 四氧 化三铁具有较高的导 电性。 参考文献： 1 赵蛀罔 南等无机化学 M 北京： 北京师范大学出版 杜 1 9 8 7 2 儿美 F A 科簟等 南等无机化学( 下昔) M