标题：尖晶石
简介
引用亚洲宝石协会（GIG）研究报告：尖晶石（Spinel），  尖晶石化学分子结构式
化学分子式为（Mg，Fe，Zn，Mn）（Al，Cr，Fe）2O4，成分比较复杂，包括铝尖晶石和铬尖晶石等亚族。含铁的尖晶石亚族即为不透明的磁铁矿、磁赤铁矿等。大部分尖晶石为铝尖晶石亚族，其中Mg2+和Fe2+可以任意比例混合。晶系：属等轴晶系，结晶习性：常呈八面体晶形，有时八面体与菱形十二面体、立方体成聚形。可人工合成，其熔点为2135度，耐火度约为1900度。
解理：无解理
断口：贝壳状断口
光泽：玻璃光泽至亚金刚光泽
透明度：透明至不透明
折光率：1.718，因含微量元素不同而改变最高可至2.000.无双折射
光性：均质体，各向同性
色散：0.020中等色散
吸收光谱：红色尖晶石由铬致色，具有典型的光谱在红光区686nm,675nm可见2条主要吸收线，有时可伴其他吸收线，多时可达8条，绿区和紫区普遍吸收；蓝色尖晶石因为低价Fe的存在，而显示复杂的光谱
颜色：颜色及其丰富，红，蓝，绿，紫，橙红，橙黄，黑
发光性：红色或粉红色尖晶石在长，短波下有暗红色的荧光；蓝色因为Fe,不发荧光
多色性：无
内含物：常含呈八面体状的尖晶石，柱状的锆石及磷灰石等固体包体及较多的气液状或八面体负晶包体。有时锆石周围有盘状应力裂纹。
琢型：无光学效应的宝石一般磨成刻面型　
特殊光学效应：星光效应（四射或六射），变色效应。比较稀少
硬度：8
密度：3.60（+0.10，-0.03）克/立方厘米
产地：缅甸、斯里兰卡、柬埔寨、泰国及中国的河南、河北、福建、新疆、云南
主要合成方法：焰溶法
合成尖晶石鉴别方法：RI-1.727（单折射，比较稳定）蓝色尖晶石具典型的钴谱，在红，橙，绿区有3条强吸收带，由钴致色蓝色尖晶石滤色镜下变红，内部可见弯曲生长纹，气泡形态呈伞状，拉长状或异形状。
尖晶石是一族矿物，在自然界中形成于熔融的岩浆侵入到不纯的灰岩或白云岩中经接触变质作用形成的。有些出现在富铝的基性岩浆岩中。宝石级尖晶石则主要是指镁铝尖晶石，是一种镁铝氧化物。晶体形态为八面体及八面体与菱形十二面体的聚形。颜色丰富多彩，有无色、粉红色、红色、紫红色、浅紫色、蓝紫色、蓝色、黄色、褐色等。尖晶石的品种是依据颜色而划分的，有红、橘红、蓝紫、蓝色尖晶石等。玻璃光泽，透明。贝壳状断口。淡红色和红色尖晶石在长、短波紫外光下发红色荧光。
  尖晶石尖晶石与相似宝石、人造尖晶石的区别。红色尖晶石与红宝石十分相似，区别在于：红宝石有二色性，颜色不均匀，有丝绢状包裹体。尖晶石是均质体，无二色性，颜色均匀，固态包体为八面体。
蓝色、灰蓝色、蓝紫色、绿色尖晶石与蓝宝石容易相混，区别在于：蓝宝石二色性明显，色带平直，有丝绢状包裹体和双晶面。两种宝石的密度、折光率、偏光性都不同。
人造尖晶石颜色浓艳，均一，包裹体少，偶尔有弧形生长线，折光率高，为1.727左右。红色人造尖晶石多仿造红宝石的红色，蓝色尖晶石多呈艳蓝色。天然尖晶石还可以根据内部包裹体的特征与人造尖晶石区别。
评价选购
尖晶石的评价与选购。颜色、透明度、重量是尖晶石的评价与选购的主要依据。尖晶石有各种颜色，通常含有较多的包裹体，呈成层分布，透明度较好。红色尖晶石最受人欢迎，鲜红色，透明度高，重量大的是其佳品。有星光效应的尖晶石也较贵重。深红、大红、艳蓝、绿的尖晶石也较好。  艳蓝色的尖晶石
正尖晶石
相比较层状化合物LiCoO和LiNiO而言，尖晶石LiMnO以它价格上和环境保护方面的优势成为锂离子电池阴极材料中最具发展潜力的一种。但是，尖晶石LiMnO在电池的充放电循环容量损失归结为有机电解液的分解和Jahn-Teller效应导致的结构破坏。  
目前人们试图通过修饰尖晶石LiMnO材料的成分，把材料中Mn的平均氧化态保持在略低于3.5，从而抑Jahn-Teller扭曲以减速小对尖晶石结构的破坏。其中一个修饰的方法即掺杂一些过渡金属离子，如Co，Cr，Ni，Fe和Ti等离子来取代材料中的部分Mn。该文首先采用传统的固相方法合成了标准尖晶石LiMnO，并用电化学方法(恒流充放电、库仑滴定、循环伏安、交流阴抗法等)和XRD、X 、SEM等分析手段研究了其热力学性质、充放电性能和循环性能及其机理。制备了用不同价态的几种金属阳离子(Ni、Cr、v、Mo)修饰的四元尖晶石LiMMnO嵌入化合物作为锂二次电池的阴极材料，对Li/LiMMnO电池进行了电化学和x射线衍射研究。在该文的工作中，研究不还通过低温sol-gel方法成功地制备了一种新型的3V尖晶石材料一铬修饰后的LiO-yMnO(y=4)阳离子缺陷尖晶石相，对其结构和电化学性质作了初步研究。 关键字:锂锰尖晶石,阴极材料,锂离子电池,掺杂,过渡金属离子 。
正尖晶石廉价、无毒，且具有较大的电化学容量，被认为是取代昂贵、有毒性的LiCoO_2的锂离子电池正极最佳候选材料之一。LiMn_2O_4的容量衰减问题是制约其商业化的瓶颈。离子掺杂能有效改善LiMn_2O_4的电化学性能。该文综述了国内外锂离子电池LiMn_2O_4正极材料的研究进展的基础上，以Li_2CO_3与EMD为主要原料通过固相反应法制备了Mg/F掺杂锂锰氧尖晶石，并将其应用于动力聚合物锂离子电池(PLIB)，同时结合XRD、SEM和电化学性能测试等手段，研究了它们的结构、电化学性能及两者之间的关系。 研究发现，750℃保温20h能制备出具有均一立方结构和大小颗粒相错堆积而有利于导电剂乙炔黑在活性料颗粒间搭桥的微观组织特征的锂锰氧尖晶石。 电化学测试结果显示，Mg掺杂LiMn_2O_4尖晶石具有良好的循环特性。0.5C充放电倍率下，LiMn_(1.92)Mg(0.08)O_4首次放电容量约90mAh/g(vs.Lj)，较LiMn_2O_4的102mAh/g低，但循环性能显著提高：300次循环后，容量不发生可察觉衰减。
  尖晶石理论组成(wB%)：MgO 28.2，Al2O3 71.8。类质同像非常普遍。Mg2 常可由Fe2 、Zn2 、Mn2 类质同像替代，Mg-Fe、Mg-Zn之间可形成完全类质同像系列，其端员矿物分别称镁尖晶石MgAl2O4、铁尖晶石FeAl2O4、锌尖晶石ZnAl2O4。Al3 则常为Cr3 、Fe3 、V3 等代替；Al-Cr间为一完全类质同像系列，其二端员分别为镁尖晶石MgAl2O4和镁铬铁矿MgCr2O4。而Al3 被Fe3 、V3 代替较为有限。Mn的类质象代替可达1%；Ti替代达0.5%。磁铁矿与钛铁晶石间为一连续固溶体，是由于2Fe3 =Ti4 Fe2 代替形成的。
结构形态
尖晶石(6张)等轴晶系，a0=0.8103nm(合成镁尖晶石)；Z=8。
天然镁铝尖晶石（MgAl2O4）所具有的一种独特的晶体结构被称为尖晶石型结构。该结构属立方晶系，面心立方点阵。尖晶石结构可看作氧离子形成立方最紧密堆积，再由X离子占据64个四面体空隙的1/8，即8个A位，Y离子占据32个八面体空隙的1/2，即16个B位。由此得出尖晶石单位晶胞的通式为X8Y16O32，简约后常写作XY2O4〔1～5〕。
大多数尖晶石结构化合物，A、B位离子化合价比为2:3。在现有百余种尖晶石结构化合物中，除2:3外电价比最常见的是4:2，其结构多为反尖晶石结构，如TiMg2O4，TiZn2O4，TiMn2O4。反型结构可看作8个A位离子与16个B位离子中的8个进行相互换位，即8个Y2+离子进入四面体间隙（A位），而剩下8个Y2+离子与8个X4+离子复合占据正常情况下B位的八面体间隙。除正反两种极端情况外，还可能有混合型中间状态分布。这样可用反分布率α定量表示X离子占八面体上的分数，从而将各种尖晶石结构通式扩充如下：
正型：（X）四面体〔Y2〕八面体O4，α=0；
反型：（Y）四面体〔X，Y〕八面体O4，α=1；
混合  红宝尖晶石型：（Yα，X1－α）四面体〔Xα，Y2－α〕八面体O4，
0<α<1。
正与反型的属性及反位的程度对于化合物材料的性能有较大影响。对于常见的2∶3和4∶2电价比的尖晶石结构，似乎前者趋正型，后者趋反型。但纵观全部物种，不仅有相当数量趋于混合型，且范围程度不能确定，而且还有若干品种完全不遵从这一规律。影响这种分布的因素极其复杂，有离子键的静电能、离子半径、共价键的空间分布、晶体场等诸多方面。根据经验数据可将大部分二、三价离子的优先顺序排出：Zn2+，Cd2+，Ga2+，In3+，Mn2+，Fe3+，Mn3+，Fe2+，Mg2+，Cu2+，Co2+，Ti3+，Ni2+，Cr3+。越往前倾向于四面体填隙，反之倾向于八面体填隙。阳离子的分布对尖晶石型材料的性能也有重大影响〔1，4〕。
  尖晶石无色、红、蓝、黄、粉红色等。玻璃光泽。解理不完全。硬度8。相对密度3.55(镁尖晶石)、4.39(铁尖晶石)、4.0~4.6(锌尖晶石)、4.04(锰尖晶石)。硬度和密度随成分中Fe3 、Cr3 等替代量的增高而增大。熔点2135±20℃。 
偏光镜下：颜色随成分而变，无色、浅玖瑰色(镁尖晶石)、暗绿色(铁尖晶石)、浅灰白色(锌尖晶石)。尖晶石为均质体，但锌尖晶石可有光性异常。折射率：N=1.719 (镁尖晶石)、1.835(铁尖晶石)、1.78~1.82(锌尖晶石)、1.92(锰尖晶石)。
产状组合
常产于镁质灰岩与花岗岩类的接触变质带，与镁橄榄石、透辉石等共生。基性岩、超基性岩中的尖晶石，由岩浆直接结晶形成，与辉石、橄榄石、磁铁矿、铬铁矿及铂族矿物等伴生。在富铝贫硅的泥质岩石的热变质带亦可形成尖晶石，常与堇青石或斜方辉石共生。
八面体形态、硬度大、尖晶石律双晶为特征。相似矿物锆石密度较大，一轴晶；刚玉硬度更大；石榴子石硬度小于尖晶石。
工业应用
镁尖晶石是镁质耐火材料的主要结合相，也是尖晶石质耐火材料的主要物相。透明无暇、色泽美观者可作宝石。
▲尖晶石双晶律（spinel twin law）是双晶律的一种。等轴晶系六八面体晶类晶体中的双晶律，常见于尖晶石族矿物的晶体中。例如，尖晶石的双晶具有三次对称轴的双晶轴，其双晶面平行于六八面体的一个晶面。呈接触双晶，接合面与双晶面一致。双晶通常平行于接合面发育而呈扁平的板状习性。
品种划分
[1]尖晶石常以颜色及特殊光学效应来划分宝石品种，常见的品种有：
(1)红色尖晶石：主要含微量致色元素Cr3+而呈各种色调的红色其中纯正红色的是 尖晶石中最珍贵的宝石品种，这种品种过去常把它误认为是红宝石，如英国王冠上著名的红 宝石“黑王子红宝石”“铁木儿红宝石”等，直到近代才鉴定出是尖晶石。
(2)蓝色尖晶石:它含有Fe2+和Zn2+而呈蓝色。多数蓝色尖晶石都是从灰暗蓝到紫 蓝，或带绿的蓝色。
(3)橙色尖晶石：是橙红色至橙色的尖晶石品种。
(4)无色尖晶石:很稀少。多数天然无色尖晶石或多或少带有粉色色调。
(5)绿色尖晶石:一般是含Fe2+所致，颜色发暗，有的基本呈黑色，真正的黑色的尖晶 石在蒙特桑玛、泰国等有发现。
(6)变色尖晶石：非常稀少。在日光下，呈蓝色，在人.工光源下，呈紫色。
(7)星光尖晶石:这种尖晶石一般呈暗紫色到黑色，数量很少。可呈四射星光或六射星 光，主要发现于斯里兰卡。
质量评价
尖晶石的质量评价主要从颜色、透明度、净度、切工和大小等方面进行，其中颜色最为重 要。尖晶石最好的颜色是深红色，其次是紫红、橙红、浅红和蓝色。要求色泽纯正、鲜艳。尖 晶石的透明度影响颜色和光泽，同时受净度影响。大多数尖晶石都比较干净，倘若尖晶石出 现瑕疵，价格就比较低。尖晶石在切割时，不必过多考虑方向性，尽可能切磨得越大越好，并 需要精细抛光。对于大小，超过10ct以上的尖晶石是较少的，因此，每克拉价格也比一般尖晶石高一些。
产地
尖晶石矿床主要为接触交代型(矽卡岩系)矿床，矿体赋存于镁质矽卡岩带中，与之有关 的砂矿是最重要的矿床类型。
尖晶石主要产地有缅甸、斯里兰卡、泰国、肯尼亚、尼日利亚、坦桑尼亚、巴基斯坦、越南、 美国和阿富汗等。
游戏
天空之城特有的产物，可与NPC交换红色小晶体。