Tarea ESPINELA

Tarea 7

ESPINELAS

Luisa Fernanda Suárez

Escuela de ingeniería de materiales

Universidad del Valle – Cali

¿QUE ES UNA ESPINELA?

La espinela es un mineral de fórmula química MgAl2O4 que pertenece al grupo de los óxidos, cristaliza en sistema cúbico; tiene una dureza de 8 en la Escala de Mohs, tiene fractura irregular, brillo vítreo y raya blanca. Esta, constituye una familia de gemas de colores muy diversos debidos a la presencia de impurezas en sus cristales. La más popular de todas ellas, es la espinela roja; tal como se ilustra en la figura 1.

Figura 1.

ESTRUCTURA CRISTALINA DE LA ESPINELA

Las espinelas son óxidos de fórmula ideal AB2O4, donde A es un catión divalente y B es un catión trivalente. La estructura de la espinela se puede describir como un empaquetamiento cúbico compacto de oxígenos con los iones Mg ocupando 1/8 de las posiciones tetraédricas y los iones Al en 1/2 de las posiciones octaédricas, tal como lo ilustra la figura 2.

Figura 2. Estructura de la espinela

Además, consta de un empaquetado ABC de oxígenos dispuestos en capas paralelas a (111), Los tetraedros y octaedros se disponen en la siguiente manera: capa de octaedros, capa de tetraedros alternando con octaedros, capa de octaedros y así sucesivamente. La relación de tetraedros a octaedros es 1:2, debido a que los tetraedros y octaedros ocupados tienden a no compartir caras tal como lo ilustra la figura 3.

TIPOS DE ESPINELAS

Las espinelas son de tres tipos:

Espinelas Normales

• Su formula general es A [B2] O 4 donde A Y B son cationes de diferente valencia en la relación A: B=1:2. Hay el doble de cationes B que A, los A ocupan las posiciones tetraédricas, los cationes B ocupan las octaédricas (los octaedros que alterna con los tetraedros en la misma capa y los octaedros que están en la capa de arriba y en la de abajo a ésta).

• Estas espinelas se derivan de MgAl2O4

• Consta de 4 cubos que en su interior contiene tetraedros AO4 y 4 cubos que contienen iones B(III) y O (-II) en los vértices

• Se organizan de manera simétrica

Ejemplos: MgAl2O4; FeAl2O4; MnAl2O4; ZnAl2O4; MgCr2O4; FeCr2O4.

Las oxiespinelas del tipo ZnCr2 O4 son espinelas que han sido estudiadas con gran interés desde los años 30. En este tipo de estructura los iones de oxigeno forman un arreglo compacto que dejan intersticios que son ocupados por los iones de Zn y Cr para constituir una estructura cúbica de caras centradas. Los centros de los iones oxigeno, poseen la misma ordenación espacial que los centros de esferas colocadas dentro de una caja con simetría cúbica, donde el espacio que queda entre las esferas es lo más pequeño posible. Estos espacios que se generan por la distribución de los oxígenos son de dos tipos: los espacios octaédricos y los tetraédricos. Cuando el Zinc ocupa las posiciones tetraédricas y el Cr las posiciones octaédricas, la espínela se denomina de tipo normal, si la repartición cationica se invierte se tiene una configuración de espínela del tipo inversa. En algunos casos existen configuraciones de espínela intermedia entre normal e inversa. La espinela ZnCr2 O4 es de tipo normal y es un semiconductor de alta resistividad. En cada celda unitaria existen 8 moléculas de ZnCr2 O4, esta celda unitaria consiste en 32 Oxígenos, 16 átomos de Cromo y 8 átomos de Zinc.

Espinelas Inversas:

La fórmula general es Y (XY) O4, donde X e Y entre paréntesis están en coordinación octaédrica y el catión Y fuera del paréntesis tiene coordinación tetraédrica.

La

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