地质地球所测定出第一种含有[Fe(AsO3)6]的矿物

2011-4-22 14:02 来源: 中国科学院
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  晶体化学中,阳离子通常与阴离子相键合,至今尚未发现阳离子Fe2+与As3+之间形成键合的矿物或化合物。南岭石是我国70年代发现的新矿物,其晶体结构至今尚未得到测定。

  中科院地质与地球物理研究所工程地质与水资源研究室研究员杨主明与其合作者通过对南岭石晶体结构进行测定,结果证明:Fe位于三方晶胞的3b位置,被6个AsO3根的As原子所围绕,形成[Fe(AsO3)6]新构型。新构型基团中心阳离子Fe2+与6个配位阳离子As3+的孤对电子形成d2sp3杂化轨道,构成正八面体配位。Li与Ca发生部分类质同象替代,Ca的结构位置分裂为两个相距0.058nm位置。Ca占据主要位置(73%),Li占据次要位置(27%),形成如同双蛋黄的配位多面体。研究结果证明,原先的南岭石化学式 CaMg3(AsO3)2F2或 CaMg4(AsO3)2F4是错误的,其理想化学式应修正为:Na(Ca5Li)Σ6Mg12(AsO3)2[Fe(AsO3)6]F14。

  [Fe(AsO3)6]新构型和Ca-Li分裂位替代,扩展了晶体化学的成键模型和离子替代模式,具有重要晶体化学和矿物学意义。南岭石极其独特的晶体结构表明,合成带有这种[Fe(AsO3)6]结构基团的化合物,对实验矿物学家以及无机化学家来说,都将是一种挑战。

  该研究成果近期发表在国际著名的矿物学刊物European Journal of Mineralogy上(Yang et al. Crystal structure of nanlingite – the first mineral with a [Fe(AsO3)6] configuration. European Journal of Mineralogy. 2011,23: 63-71)。

说明:南岭石晶体结构透视图。红色八面体为Fe占据,黄色变形立方体为NaF8, 浅兰和深兰色八面体为Mg所占据,Ca为小的绿色球,As-O键为黄色。