尖晶石群( spinel group )

尖晶石群矿物的化学式通式为XY2O4，X 为+2 价的阳离子，Y 是+3 价的阳离子，

而氧原子在(111)的面上以立方紧密堆积（cubic close packing, CCP; or

face-centered close packing, FCC）排列（图一），X 和Y 则分别位在氧所构成的

四面体或八面体的孔隙中（图二和图三）。

图一、以多面体相连接所呈现之尖晶石结构图，尖晶石[111] 方向垂直页面。

若以尖晶石群中的尖晶石（MgAl2O4）来说，Mg2+(X)系占据粉红色的四面体孔

隙，Al3+(Y)则是位於蓝色的八面体孔隙。（图片出处：

四面体孔隙八面体孔隙

图二、配位数为4 的四面体孔隙（tetrahedral site）与配位数为6 的八面体孔隙

（octahedral site）

图三、尖晶石之单位晶胞图，显示出氧原子、八面体孔隙、和四面体孔隙的位置。

每一单位晶胞包含了56 个原子，即8 单位的尖晶石化学式XY2O4

正尖晶石（normal spinel）结构与反尖晶石（inverse spinel）结构

尖晶石结构中被阳离子填满八面体孔隙是被填满四面体孔隙的两倍，尖晶石的化

学式是XY2O4，其一种可能是全部的Y(+3)填入八面体孔隙与全部X(+2)填入四

面体孔隙，称之为正尖晶石结构。另一种可能是用X(+2)填入八面体孔隙，并用

一半的Y(+3)填入四面体孔隙，剩下的一半的仍然填入八面体孔隙，这样产生的

结构称为反尖晶石，正尖晶石结构和反尖晶石结构的尖晶石群矿物请参见表一。

尖晶石群矿物依成份可分为三个不同的尖晶石系列，以下为各系列之矿物名称和

化学式：

Spinel series（尖晶石系列）

1. Spinel（尖晶石） MgAl2O4

2. Hercynite（铁尖晶石） Fe2+Al2O4

3. Gahnite（锌尖晶石） ZnAl2O4

4. Galaxite（锰尖晶石） MnAl2O4

Magnetite series（磁铁矿系列）

1. Magnesioferrite（镁铁矿） MgFe3+

2O4

2. Magnetite（磁铁矿） Fe2+Fe3+

2O4

3. Maghemite（磁赤铁矿） γ- Fe3+

2O3

4. Ulvöspinel（钛铁尖晶石） Fe2+

2TiO4

5. Franklinite（锌铁尖晶石） ZnFe3+

2O4

6. Jacobsite（锰铁矿） MnFe3+

2O4

7. Trevorite（镍磁铁矿） NiFe3+

2O4

Chromite series（铬铁矿系列）

1. Magnesiochromite（镁铬铁矿） MgCr2O4

2. Chromite（铬铁矿） Fe2+Cr2O4