SPINELLES

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Classification des spinelles

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Structure du spinelle MgAl2O4

Structure du spinelle MgAl2O4
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Titanomagnétites

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Structure

La structure du spinelle proprement dit MgAl2O4, dont les autres minéraux du groupe sont isostructuraux, a été décrite par W. H. Bragg et S. Nishikawa en 1915. Le groupe spatial est Fd3m. La maille unité, correspondant à huit moles, a pour arête a = 0,809 nm. Les ions Mg2+ sont placés dans la maille comme les atomes de carbone dans le diamant, c'est-à-dire aux sommets et au milieu des faces, d'une part, et au centre de quatre des huit petits cubes d'arête a/2 pris tétraédriquement, d'autre part. Chacun des quatre petits cubes dont le centre n'est pas occupé par un ion magnésium renferme quatre ions aluminium placés tétraédriquement sur les demi-diagonales joignant le centre du petit cube à ses quatre sommets vides de matière. Chaque ion magnésium est entouré de quatre ions oxygène. Les tétraèdres d'oxygène qui entourent les ions magnésium placés au centre des quatre petits cubes sont inversement homothétiques des tétraèdres d'aluminium. Les tétraèdres d'oxygène qui entourent les ions magnésium placés au sommet et au centre des faces sont homothétiques des tétraèdres d'aluminium. La conséquence de cette distribution des ions oxygène est que chaque ion aluminium est entouré de 6 ions oxygène formant un octaèdre. Les ions oxygène constituent un assemblage du type cubique compact (cf. ferrites, fig. 1) ; dans cet assemblage, les ions magnésium sont placés dans des cavités tétraédriques et les ions aluminium dans des cavités octaédriques.

Structure du spinelle MgAl2O4

Structure du spinelle MgAl2O4

Tableau

Structure du spinelle MgAl2O4: projection des différents ions sur une face (100) de la maille unité avec leur cote respective (par convention, a = 8, a/2 = 4, a/4 = 2). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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L'assemblage compact des ions oxygène n'est pas tout à fait régulier ; cela est dû au fait que les ions Mg2+ ont un rayon ionique trop grand pour occuper un site tétraédrique et dilatent le tétraèdre d'oxygène qui les entoure.

Dans l'assemblage cubique compact d'oxygène, la moitié des lacunes octaédriques est occupée par Al3+ et le huitième des lacunes tétraédriques par les Mg2+ : il y a deux fois moins d'Al3+ et quatre fois moins de Mg2+ que d'oxygène. La maille du [...]


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Pour citer l’article

Joseph BOLFA, « SPINELLES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/spinelles/