L ỜI CẢM ƠN
1.4.2. Tính chất và ứng dụng của spinel
Số tinh thể kết tinh theo mạng lưới spinel khá phổ biến trong hợp chất vô
cơ. Trong công thức tổng quát AB2O4 thì ion A2+ có thể là ion của các kim loại
như Cu, Zn, Fe, Co, Ni…ion B3+ có thể là ion của các kim loại như Al, Cr, Fe, Mn. Do khả năng thay thế đồng hình, đồng hoá trị hoặc không đồng hoá trị các cation trong spinel làm cho sốlượng hợp chất spinel tăng lên rất lớn. Tuy nhiên, không phải tất cả các hợp chất có công thức AB2O4 đều kết tinh theo hệ lập
phương như spinel [9]. Ví dụ như BeAl2O4, CaCr2O4 thuộc hệ hình thoi, còn SrAl2O4 thuộc hệ tứ phương. Trong khi đó một số hợp chất oxit ứng với công thức A2BO4 (ứng với A2+, B4+), ví dụ Mg2TiO4, Co2TiO4, Fe2TiO4 lại kết tinh theo hệ lập phương và được sắp xếp vào nhóm spinel. Ngoài các oxit phức tạp ra, còn có các spinel có anion là chalcogen (S2-, Se2-, Te2-) hoặc halogen như
Li2NiF4.
Spinel có nhiệt nóng chảy, độ cứng cao và có khả năng chống lại sự ăn
mòn của tất cả các loại axit. Dựa vào độ dẫn điện, có thể đánh giá được cấu tạo bên trong của spinel. Ví dụ, Fe3O4 và Mn3O4đều có cấu trúc spinel, nhưng trong
khi Mn3O4 là chất điện môi (không dẫn điện) còn Fe3O4 lại có độ dẫn điện cao
như kim loại. Đó là do Fe3O4 có cấu trúc spinel nghịch, còn Mn3O4 là spinel thuận.
dịch rắn thay thế với nhau do thông số mạng của chúng gần bằng nhau. Ví dụ, các hệ spinel MgAl2O4- MgCr2O4, FeCr2O4- FeFe2O4 có giản đồ trạng thái thuộc kiểu tính tan không hạn chế. Cromit cũng dễ trộn lẫn với ferit. Một số spinel có thể tạo dung dịch rắn với nhôm oxit, đặc biệt với γ-Al2O3 có mạng lưới giống với mạng lưới tinh thể của spinel. Nói chung, tính chất của spinel được quyết
định bởi tính chất và hàm lượng của các oxit hợp phần. Khi tổng hợp spinel hoặc khi hình thành dung dịch kiểu spinel đều có sự tăng thể tích của pha tinh thể. Một nét đặc trưng cần quan tâm là phản ứng thay thế trong spinel, ví dụ các aluminat với oxit có 3 kiểu tương tác:
1) MgO + BeAl2O4→ MgAl2O4 + BeO
2) MgO + NiAl2O4→ (Ni,Mg)O + (Mg,Ni)Al2O4
3) Các aluminat trộn lẫn hoàn toàn còn các oxit thì trộn lẫn không hoàn toàn. Các hợp chất spinel có giá trị rất lớn trong kỹ thuật. Chúng được sử dụng làm bột màu, vật liệu chịu lửa, vật liệu kỹ thuật điện tử, đá quý. Chúng bền với
các tác nhân oxi hoá cũng như tác nhân khử… Do vậy, việc tổng hợp và nghiên cứu ứng dụng vật liệu spinel được nhiều nhà khoa học quan tâm.