Файл: Макаров Е.С. Изоморфизм атомов в кристаллах.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 176

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

двухвалентными. Это приводит к возможности изоатомного гетеровалентного изоморфизма Eu 2 +^±Eu 3 + по одной из схем, рас­ смотренных в гл. I I : или с вакансиями, или с внедрениями. В частности, хорошо изученный случай такого изоморфизма найден в Eu3 S4 [107] и, по-видимому, может встречаться в дру­ гих соединениях европия.

В трехвалентном состоянии изоморфизм европия аналогичен изоморфизму других редкоземельных элементов, а в чисто двух­ валентном — щелочноземельных элементов, с которыми он в металлических системах при высокой температуре образует непрерывные ряды твердых растворов, например с Са [163].

F

 

о

 

 

Ф т о р : /"к рист=0»64 А ;

гр — =

1,36

Изоморф­

Тип диа­

-атом

 

ные эле­

ккал/г

У

ионы

состояния

менты и

граммы

 

н

 

 

 

р.

 

 

Ау,

а

 

 

<

 

 

 

Группа А

 

—

 

F—Н

Соед. HF

77

F - — Н -

—

—

—

Группа В

 

—

 

F—С1

FC1

54

F - — С 1 -

—

—

—

F - — О Н -

—

—

—

Группа С

—

 

 

•—

—

—

оо

А ; /" 0 рб — ^ , 5 0 А ; ^ р 7+=61 0 ккал/г-атом

<

<

Изоморфные смеси

Литература

=5

г?

 

к

ю

 

 

о

о.

 

 

 

о

 

 

12

100

—

—

 

LiF—60 мол. % L i H

[176]

—

100

—

—

33

— Фтор-хлор-апатиты

[171]

—

—

Фтор-гидроксил-апатиты

Ц П }

——

Благодаря очень высокой химической активности фтор обра­ зует соединения со всеми элементами (окисляет их). Поэтому изоморфизм фтора с подавляющим большинством других эле­ ментов весьма маловероятен из-за неблагоприятного фактора химической индифферентности.

Единственным хорошо

изученным случаем

изоморфизма

фтора является его изоморфизм

с отрицательным ионом водо­

рода во фторид-гидриде

лития

(структурный тип

NaCl), где

кристаллический LiF способен растворять в себе до 60 мол.% LiH [176]. Это объясняется близостью природы ковалентной связи в молекулах F2 , HF и Н2 . Поэтому, несмотря на то что фтор и водород химически не индифферентны друг другу и

образуют прочное соединение HF, тем

не

менее их ионы Н+

и F~ могут рассматриваться как относительно взаимоиндиффе­

рентные частицы в соединениях с общим

катионом.

По данным минералогии, совершенный

изоморфизм фтора

с хлором и с гидроксильными группами наблюдается во фтор- хлор-гидроксил-апатитах и других минералах [111, 171].

Fe

Ж е л е з о : г м е т = 1 , 2 6 A; r F e 2 + = 0 , 7 4 А; г Р е з + = 0 , 6 4 А; л о р б = 1 , 4 0 A; x F e 2 + = 185 ккал/г-атом; %Рез+ — 235 ккал/г-атом

Изоморфные

Тип диа­

элементы и

граммы

иены

состояния

Fe2 +—Fe3 +

 

50

Fe—Mg

 

19

Fe2 +—Mg2 +

 

10

Fe—Mn

I I I

 

F e 2 + _ M g 2 +

 

5

Fe3 +—Mn3 +

 

25

Fe—V

I I I

 

Fe 2 + — V 2 +

 

20

Fe 2 + — V 3 +

 

45

Fe 3 + — V 3 +

 

5

Fe3 +—V*+

 

40

Fe—Cr

I I I

 

Fe2 +—Cr3 +

 

65

Fe3 +—Cr3 +

 

15

Fe—Al

V

14

Fe3 -t-—Al3 +

 

15

Fe—Zn

IV

6

Fe2 +—Zn2 +

 

20

Fe—Ni

I I I

16

Fe 2 + — Ni 2 +

 

25

Fe—Pd

I I I

9

Fe2 +—Pd3 +

 

61

Fe3 +—Pd3 +

 

11

Fe—Pt

I I I

10

Fe2 +—Pt2 +

 

30

Fe 3 + — Pt 4 +

 

0

Fe—I г

I I I

7

Fe 3 + — Ir 4 +

 

10

Fe—Cu

I I

1

Изоморфные смеси

Магнетит; фероксит (вюстит); симплезит и др.

Оливины, пироксены, биотиты, людвигиты, шпинели, FeO— MgO, FeCl2 —MgCl2 и т . д.

Сплавы Fe—Mn, (Fe, Mn)6 Si3

Во всех кислородных и других соединениях железа и марган­ ца

Сплавы Fe—V (V, Fe)5 Si3

Монтроузит; карелинит Эльбаит

Сплавы Fe—Cr, (Fe, Cr)5 Si3

Феррохромиты

Fe2 Oa —Cr2 03 ; тавмавит; редингтонит

Сплавы Fe—51 ат. % A l Варисцит, штренгит, Са-гранат,

эпидот, ортоклаз и др. Сплавы Fe—42 ат. % Zn

Fe-сфалериты, сульфаты, карбо­ наты, фосфаты и т. д.

Сплавы Fe—Ni

Пирит, пентландит, ваэсит и др. сульфиды

Сплавы Fe—Pd

Самородная платина

Сплавы Fe—Pt

Ферроплатина

Сплавы Fe—Ir

Иридистая платина

Изоморфные

Тип диа­

Изоморфные смеси

элементы и

граммы

ионы

состояния

 

Fe2 +—Cu+

 

5

 

30

 

Кубические:

борнит,

кубанит,

[111]

 

—

 

—

 

 

халькопирит

 

 

p e 2 + _ C u 2 +

50

3

— Сульфаты. Пуантвенит

 

11531

Fe3 +—Cu2 +

—

0

 

12

— Смольникит,

теннантит

 

 

Fe—Co

I l l

—

1

—

4

Сплавы Fe—Со

 

[74]

Fe2 +—Co2 +

—

10

—

3

— Саффлорит,

гдаукодот

 

[153]

Fe2 +—Co3 +

— 75 — 17 —

 

 

—

 

[Н6]

Fe3 +—Co2 +

—

40

—

12

— Fe2 03 —С03О4

 

Fe3 +—Co3 +

— 25

— 2 —

 

 

—

 

[74]

Fe—Li

I?

—

24

—

4

 

 

—

 

Fe2 +—Li+

—

60

—

9

— Турмалин; эккерманит

 

[153]

F e 3 + - L H -

—

110

—

6

— LiFe02

 

 

 

[177]

Группа В

 

—

 

— 27

 

 

 

 

 

Fe—Si

V

7

Сплавы Fe—30 ат. % Si

[74]

Fe3 +—Si4 +

—

25

—•

52

 

Пироксены,

кронстендтит

[122,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

153,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

162]

Fe—Ті

V

 

14

 

0 Сплавы Ті—20 ат. % Fe

[74]

Fe3 +—Ti<+

 

15

—

6

— Титаномагнетите, авгит, приде-

[111,

 

 

—

 

—

 

рит

 

—

 

153]

Fe—In

I

25

11

 

 

 

[74]

Fe3 +—In3 +

—

20

— 27

—

Сфалерит

(марматит)

 

[153,

 

 

 

 

— 29

 

 

 

 

162]

Fe—Ca

I?

 

56

Сидерит и др. Fe-минералы

[74]

Fe2 +—Ca2 +

—

50

— 34

— Кальциты,

сидериты,

гранаты,

[ " U

 

 

 

 

 

 

родонит

 

 

153]

Группа С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fe—Na

I

—

49

— 29

 

 

—

 

[74]

Fe2 +—Na+

—

65

.—

31

.—.

 

 

—

 

 

Fe3 +—Na+

—

115

— 52

—

 

 

—

 

 

Fe—Ga

•—

—

5

—

8

 

 

—

 

[153]

Fe2 +—Ga3 +

.—.

60

—

19

•— Германит

 

 

 

Fe—Ge

V

 

3

— 12

Сплавы Fe—20 ат. % Ge

[74]

 

 

 

 

 

 

Фазы а-, р-системы (Fe—Ge)

[153]

Fe3 +—Ge4 +

.—

30

—

21

— Германит

 

—

 

Fe—Zr

—

—

25

— 11

 

 

 

[74]

Fe3 +—Zr4 +

Fe2 Zr

40

— 24

— Розенбушит,

ловенит

 

[153]

Fe—Nb

Fe2 Nb

—

13

—

4

 

 

—

 

[74]

Fe3 +—Nb4 +

—

15

—

16

— Иттротанталит, ферсмит

 

[153]

Fe—Ag

I

—

14

—• 14

 

 

—

 

[74]

Fe2 +—Ag2 +

—

65

— 20

— Блеклая

руда

 

[153]

Fe—Cd

I?

—

18

—

4

Сфалерит

 

—

 

[74]

Fe2 +—Cd2 +

—

10

—

31

—

(марматит)

 

[153]

Fe—Sn

I , I I , V

—

11

—

4

Сплавы Fe—9 ат. % Sn

 

[74]

Fe3 +—Sn4 +

—

30

—

11

— Нигерит,

иттротанталит

 

[153]

Fe—Та

Fe2 Ta

—

16

—

4

 

 

—

 

[74]

Fe3 +—Ta5 +

—

25

 

6

 

Иттротанталит, самарскит

[153]

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

£

 

 

 

 

 

Изоморфные

Тип

a

 

 

 

 

CS

<v

 

 

 

 

 

 

 

 

О.

элементы и

диаграммы

•t

 

© ^

о -

Изоморфные смеси

>>

e

 

 

 

ионы

состояния

ss

 

X

Ю

 

о.

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

<

<

V.

<

 

 

 

 

 

<

 

с:

Fe—Rh

I I I

—

6

—

4

Сплавы Fe—Rh, самородная пла­

[74]

Fe3 +—Rh3 +

 

 

15

 

6 —

тина

[153]

—

 

 

—

Fe—Ru

V?

—

5

—

8

Сплавы Fe—15 ат. % Ru

[74]

Fe3+—Ru*+

—

 

35

—

5 —

Невьянскит

[153]

Fe—Pb

I

 

—

39

—

29

—

[74]

Fe 3 + — Pb«+

—

 

10

—

31

—

Плюмбониобит

[153]

Fe—Tl

I

 

—

36

—

36

—

 

Fe2+—T1+

—

 

45

—

99

—

Марказит

[153]

р Є 2 + _ Т 1 3 +

—

 

45 —

28 —

—

 

Fe3 +—T1+

—

 

95

—

130 —

—

—

Fe 3 + — Tl 3 +

—

 

5

—

48 —

—

—

Г Fe—Bi

I

 

—

23

—

14

—

—

Fe2+—Bi3 +

—

 

10

—

30

—

Шетелигит

—

Fe 3 + — Bi 3 +

—

 

40

—

50

—

Джалманит

[153]

Fe—Th

Ряд

сое­

—

42

—

29

—

[178]

Fe3+—Th*+

динений

20

 

38

 

Самарскит

[153]

—

 

—

—

Fe—Sc

?

 

—

29

—

14

—

[179]

Fe3 +—Sc3 +

—

 

45

—

27

—

Минералы Fe

Fe—Mo

IV,

V

—

8

—

4

—

[74]

Fe3 +—Mo4 +

 

 

0 —

9 —

 

 

Железо образует изоморфные смеси с очень многими эле­ ментами как в металлических системах и соединениях, так и в ионных и ковалентных соединениях и минералах.

Непрерывные ряды металлических твердых растворов железо образует с Mn, Ni, Со, Cr, V, Ir, Pd, Pt, Rh.

Широкие области твердых растворов в металлическом железе образуются во многих системах (см. таблицу). Например, a-Fe растворяет в себе до 51 ат.% А1 и до 30 ат.% Si, y-Fe раство­ ряет в себе до 42 ат. % Zn и т. д.

Железо обладает переменной валентностью, и атомы (ионы) Fe (II) и Fe (III) способны к взаимозамещению во многих со­ единениях и минералах переменного состава, таких, как вюститная и пирротиновая фазы систем Fe — О и Fe — S, рассмотрен­ ные в гл. I I , магнетит, симплезит, вивианит и т. д.

В ионных соединениях и минералах наибольшее минералогогеохимическое значение и распространение имеет совершенный изовалентный изоморфизм двухвалентного железа с магнием во многих силикатах и окислах (см. таблицу) и с цинком в сфа­ леритах. С марганцем железо совершенно изоморфно в окислах

Смотрите также файлы