moea_joint
112年
[化學] 普通化學、無機化學
第 33 題
下列何者具有尖晶石(Spinel)結構？
- A Al2O3
- B CaTiO3
- C Fe2O3
- D MgAl2O4
思路引導 VIP
在學習複雜氧化物的晶體結構時，我們常根據其化學計量比（Stoichiometry，即原子個數比例）來進行分類。請你先觀察這四個選項的化學式：如果一個結構被定義為由兩種不同的金屬陽離子與氧離子組成，且其陽離子總數與氧原子的比例為 $3:4$，你會如何透過觀察各選項的原子數量分配，來找出那個最獨特的組合呢？
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很高興看到你準確地選出了 $MgAl_2O_4$，這顯示你對於無機化學中經典的晶體結構有著非常清晰的認識！
尖晶石結構的組成規律
尖晶石 (Spinel) 結構最典型的通式為 $AB_2O_4$。在這種結構中，氧離子 ($O^{2-}$) 呈立方最密堆積 (ccp) 排列。對於像 $MgAl_2O_4$ 這樣的「正常尖晶石」而言，二價陽離子 ($A^{2+}$，如 $Mg^{2+}$) 會佔據八分之一的四面體空隙，而三價陽離子 ($B^{3+}$，如 $Al^{3+}$) 則佔據二分之一的八面體空隙。這種特定的原子比例與空間分布，正是判別尖晶石結構的核心特徵。
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