Allgemeine Chemie
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Alt 13.01.2007, 11:04   #1   Druckbare Version zeigen
noob Männlich
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Themenersteller
Beiträge: 953
struktur magnetit

hallo!
magnetit ist doch ein inverser spinell mit der formel:

Fe3+[Fe2+Fe3+]O4

die ionen in der klammer, sind die in den oktaederlücken oder in den tetraederlücken?

vielen dank, mfg jojo
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Alt 13.01.2007, 12:08   #2   Druckbare Version zeigen
bm  
Moderator
Beiträge: 54.171
AW: struktur magnetit

Zitat:
Struktur
Kristallographisch gehört Magnetit zur Spinell-Gruppe und zeigt als natürlich gewachsener Kristall Oktaederflächen und seltener Rhombendodekaederflächen. Häufig kommt es zu Zwillingen nach dem Oktaeder, jedoch nur selten bei eingewachsenen Kristallen. Magnetit kristallisiert allerdings in die so genannte inverse Spinell-Struktur. Dabei ordnen sich die trivalenten Eisenionen (Fe3+) auf Plätze, die tetraedrisch von Sauerstoffionen umgeben sind (Tetraeder-Plätze). Während sich die divalenten Eisenionen (Fe2+) gleichmäßig auf die Oktaeder- und Tetraeder-Plätze verteilen.


Bild 1: Einheitszelle Magnetit

Die Struktur von Magnetit (chemische Summenformel Fe3O4) kann nach der allgemeinen Formel für Spinelle AB2O4 als Fe3+[Fe3+Fe2+]O4 geschrieben werden. Die Bezeichnung inverse Spinell-Struktur für Magnetit trägt der Tatsache Rechnung, dass 1/3 der Fe3+-Ionen tetraedrisch und 2/3 der Eisenionen (Fe2+- und Fe3+-Ionen im Verhältnis 1:1) oktaedrisch vom Sauerstoff koordiniert sind, was gerade invers zum normalen Spinell ist. Die Symmetrie der Hochtemperaturphase (T>120K) von Magnetit wurde schon sehr früh (1915) hinreichend gut aufgeklärt [5] , sie ist kubisch. Genauer gesagt handelt es sich um die Raumgruppe Fd3m bzw. O7h, wobei die Gitterkonstante a = 8,394 Å beträgt. Somit ergeben sich acht Formeleinheiten pro Einheitszelle mit insgesamt 56 Atomen.

Die Struktur der kubischen Hochtemperaturphase (T>120K) ist im Bild 1 schematisiert. Hier sind die kubisch dichteste Kugelpackung von Oxidionen (grau), die Oktaeder- (türkis) und Tetraederlücken (grau) dargestellt. Die Fe3+-Ionen in den Tetraederlücken sind grün und die Fe2+-/Fe3+-Ionen in den Oktaederlücken dunkelblau hervorgehoben. Das A-Untergitter, das von den tetraedrisch koordinierten Fe3+-Ionen aufgebaut wird bildet ein Diamantgitter, während das B-Untergitter der Fe2+-, bzw. Fe3+-Ionen der oktaedrischen Sauerstoffumgebung ein Pyrochlorgitter bildet, das bekanntermaßen geometrisch frustriert ist. Geometrische Frustration bedeutet dabei, dass eine lokale Ordnung, die durch lokale Wechselwirkungen stabilisiert wird, nicht frei durch den Kristall propagieren kann. Diese besonderen geometrischen Eigenschaften ermöglichen eine große Anzahl unterschiedlicher lang- bzw. kurzreichweitige Konfigurationen mit sehr ähnlicher Energie, oft mit einem vielfach entarteten Grundzustand. Eine der Möglichkeiten die Entartung aufzuheben, ist eine langreichweitige Ladungs- oder Spinordnung, was zu extrem komplexen Kristallstrukturen führen kann, von denen bis heute nur wenige aufgeklärt sind.

Die genaue Raumgruppe der Tieftemperaturphase (T<120K) war erstaunlicherweise bis ins Jahr 1982 nicht eindeutig bestimmt und wird sogar bis heute kontrovers diskutiert. Erst durch eine sorgfältig durchgeführte Neutronenbeugungsanalyse an synthetischen Einkristallen, die bei gleichzeitigem Anlegen von Druck entlang der (111)-Richtung und Kühlen im Magnetfeld gemessen wurden, konnte die kristalline Ordnung unterhalb von T=120K aufgeklärt werden. Es handelt sich um eine Verzerrung der monoklinen Raumgruppe Cc mit Pmca-Pseudosymmetrie (ac /√2 ⊗ ac /√ 2 ⊗ 2ac), wobei ac die Länge einer Achse der kubischen, ungestörten Einheitszelle ist.
http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetit
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Alt 13.01.2007, 13:20   #3   Druckbare Version zeigen
noob Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 953
AW: struktur magnetit

hab ich auch schon gelesen, ist meiner meinung ach aber falsch formuliert:
1/3 der eisenIII ionen sind in den tetraederlücken,
dan müssen 2/3 in den oktaederlücken sein.
soweit ich weiß, ist das verhältnis zwischen eisenIII in den okatederlücken und in den tetraederlücken aber 1:1, was ein widerspruch zu dieser aussage wäre.
lieg ich da falsch?
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Alt 13.01.2007, 16:38   #4   Druckbare Version zeigen
noob Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 953
AW: struktur magnetit

also so wirds stimmen oder:

FeIII[FeIIFeIIIO4]

die beiden eisenatome in der klammer sind in tetraederlücken
das eisenII vor der klammer ist in einer oktaederlücke

ist das so richtig?
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Alt 13.01.2007, 21:37   #5   Druckbare Version zeigen
noob Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 953
AW: struktur magnetit

wo sind die ACler!?
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Alt 13.01.2007, 22:40   #6   Druckbare Version zeigen
Tino71 Männlich
Moderator
Beiträge: 6.935
Blog-Einträge: 41
AW: struktur magnetit

Im Wochenende , ich kuck am Montag morgen gleich mal in die Literatur - aber bitte schreib mir doch noch eine PN oder mail diesbezüglich, damit ichs nicht vergeß, ja?
__________________
Vor dem Gesetz sind alle Katzen grau
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Alt 15.01.2007, 11:45   #7   Druckbare Version zeigen
Tino71 Männlich
Moderator
Beiträge: 6.935
Blog-Einträge: 41
AW: struktur magnetit

Magnetit ist ein maximal inverser Spinell mit Inversionsgrad {\lambda}=0.5. Was heißt das?

Spinelle sind (meist) oxidische Strukturen der allgemeinen Zusammensetzung AB2O4, in denen die Oxidionen eine kubisch dichteste Packung bilden. In einer dichtesten Kugelpackung aus n Kugeln gibt es n Oktaeder- und 2n Tetraederlücken. In der Spinellstruktur werden also 1/4 der vorhandenen Oktaederlücken und 1/4 aller Tetraederlücken durch Metallionen besetzt. 2/3 aller vorhandenen Metallionen sitzen in Oktaeder- und 1/3 in Tetraederlücken.
In einem normalen Spinell sitzen die A-Ionen in den Oktaederlücken und die B-Ionen in den Tetraederlücken. Da die Tetraederlücken kleiner sind als die Oktaederlücken, sind normalerweise die B-Ionen kleiner als die A-Ionen. Ein Beispiel dafür wäre das namensgebende Mineral MgAl2O4.
Das ist in manchen Spinellen aber nicht der Fall. Bei einem komplett inversen Spinell sitzen die kleineren B-Ionen zur Hälfte auf Oktaeder- und auf Tetraederplätzen. Die A-Ionen sitzen auf den restlichen Oktaederplätzen. Ein Beispiel dafür ist der Magnetit. Die Gründe für dieses Verhalten ist häufig in der LFSE zu suchen (anderer wichtiger Grund: Madelung-Konstante).
Es gibt viele Fälle dazwischen, sogenannte teilinverse Spinelle, bei denen ein gewisser, meist druck- oder temperaturabhängiger Anteil an B-Ionen die Oktaederlücken besetzt. {\lambda} ist dann irgendwo zwischen 0 (=normaler Spinell) und 0.5 (=vollständig inverser Spinell).

Magnetit ist also FeIIIT(FeIIFeIII)OO4.. Ein normaler Spinell ist beispielsweise Co3O4 gemäß CoIIT(CoIII2)OO4.
__________________
Vor dem Gesetz sind alle Katzen grau

Geändert von Tino71 (15.01.2007 um 11:59 Uhr)
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Alt 16.01.2007, 00:18   #8   Druckbare Version zeigen
noob Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 953
AW: struktur magnetit

super danke!
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Alt 16.01.2007, 10:09   #9   Druckbare Version zeigen
Tino71 Männlich
Moderator
Beiträge: 6.935
Blog-Einträge: 41
AW: struktur magnetit

Ääääh... ich hab da oben einen Granaten-§&$%#! geschrieben.

Richtigstellung:

1.) In der Spinellstruktur liegt eine kubisch dichteste Oxidionenpackung vor, bei der die Hälfte der Oktaeder- und ein Achtel der Tetraederlücken besetzt ist durch Metallkationen. Nur so geht das mit dem 2/3 und 1/3 auf.

2.) Im MgAl2O4 werden die Tetraederlücken von Mg und die Oktaederlücken von Al besetzt. Klar: r(Mg2+)=0.490pm, r(Al3+)=0.530pm (Shannon). Das ist der normale Spinell. AB2O4 mit A in den Tetraeder- und B in den Oktaederlücken. Das zum inversen Spinell Gesagte stimmt wieder.

Wie peinlich... ich werd's nie lernen...ich mag Spinelle nicht, und Spinelle mögen mich nicht.
__________________
Vor dem Gesetz sind alle Katzen grau

Geändert von Tino71 (16.01.2007 um 10:28 Uhr)
Tino71 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.01.2007, 11:41   #10   Druckbare Version zeigen
noob Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 953
AW: struktur magnetit

ähh ja mach mehr sinn wenn man sichs mal genau überlegt
vielen danke!
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