Gruppo degli spinelli

Il gruppo degli spinelli è costituito da minerali accessori frequenti sia nelle rocce ignee che metamorfiche e si presentano anche come granuli detritici in molti sedimenti. I minerali del gruppo degli spinelli cristallizzano in un’ampia gamma di condizioni fisico-chimiche, dal mantello superiore alla crosta, così come in corpi extraterrestri come, ad esempio, la Luna, Marte e le meteoriti.

I minerali del gruppo degli spinelli sono ottimi indicatori di ambienti geologici e sono di grande aiuto nella ricerca di giacimenti minerari di interesse economico. Generalmente i minerali del gruppo degli spinelli mostrano interessanti proprietà magnetiche, elettroniche, ottiche e catalitiche.

Sono quindi utili per una vasta gamma di applicazioni, tra cui dispositivi elettronici ad alta frequenza, dielettrici, ossidi conduttori trasparenti, laser, rilevamento, accumulo di energia, superconduttività  e nel campo biotecnologico.

Struttura del gruppo degli spinelli

Nella struttura tipica adottata da molti composti il rapporto tra cationi e anioni è di 3:4 e la formula generale è AB2X4 in cui con A e B si indicano i cationi e con X gli anioni come O2-, S2-, CN, N3-, Te2-, Se2-, Cle F. Il reticolo cristallino è di tipo cubico lievemente distorto con otto siti tetraedrici e quattro ottaedrici per unità di formula.

Gli alogenuri quando associati a cationi piuttosto grandi, debolmente polarizzanti e di bassa carica, come quelli dei metalli alcalini, sia gli anioni che i cationi assumono la forma di sfere quasi perfette. Gli ioni alogeno possono anche combinarsi con cationi più piccoli e più fortemente polarizzanti rispetto agli ioni dei metalli alcalini e in queste strutture prevalgono una simmetria inferiore e un grado più elevato di legame covalente.

struttura degli spinelli da Chimicamo
struttura degli spinelli

I cationi A e B occupano 1/8 del sito coordinato tetraedrico e 1/2 del sito coordinato ottaedrico denominati rispettivamente T e M. Tradizionalmente gli spinelli sono suddivisi nel gruppo degli spinelli normali in cui  tutti gli ioni bivalenti (A) sono in coordinazione tetraedrica mentre gli ioni trivalenti (B) sono in coordinazione ottaedrica.

Negli spinelli inversi la struttura è caratterizzata da ioni bivalenti (A) in coordinazione ottaedrica e da ioni trivalenti (B) mutualmente distribuiti nei siti tetraedrici e nei siti ottaedrici rimanenti.

Supergruppo

Il supergruppo degli spinelli comprende due o più gruppi di minerali che hanno essenzialmente la stessa struttura e sono composti da elementi chimicamente simili. È costituito da minerali con struttura tipo spinello, con formula generale AB2X4 e comprende ossidi e solfuri e più raramente seleniuri, silicati e germanati.

spinello rosso da Chimicamo
spinello rosso

I minerali del supergruppo dello spinello sono usati come geotermometri o geobarometri. Alcuni sono minerali come la magnetite e violarite e altri sono usati come pietre preziose come lo spinello di colore rosso.

Il supergruppo strutturale dello spinello è diviso in tre gruppi sulla base dell’anione X dominante:
O2: gruppo ossispinello a cui appartiene, ad esempio, l’ercinite FeAl2O4 e l’eterolite ZnMn2O4
S2- : gruppo dello zolfo a cui appartiene, ad esempio, l’indite FeIn2S4 e la cadmoindite CdIn2S4
Se2 : gruppo del selenio a cui appartiene, ad esempio, la tirellite Cu(Co, Ni)2 Se4

Suddivisione

Il gruppo degli spinelli viene comunemente suddiviso in tre serie, a seconda dello ione trivalente e si distinguono la serie dello spinello comune in cui è presente lo ione Al3+ come lo spinello MgAl2O4, il crisoberillo BeAl2O4, la gahanite  ZnAl2O4 e la galaxite MnAl2O4.

tipi da Chimicamo
suddivisione

Nella seconda serie, detta serie della cromite, in cui è presente Cr3+, vi è la cromite FeCr2O4, la magnesiocromite MgCr2O4, la franklinite ZnFe2O4, la jacobsite MnFe2O4, la trevorite NiFe2O4 e la zincochromite ZnCr2O4.

Nella terza serie, detta serie della magnetite, in cui è presente lo ione Fe3+, vi è il cuprospinello CuFe2O4, l’ulivite TiFe2O4, la magnesioferrite MgFe2O4 oltre alla magnetite rappresentata come Fe3O4 in cui il ferro è presente sia sotto forma di Fe(II) che di Fe(III) e si può scrivere come Fe2+Fe23+O4.

Oltre a queste tre serie principali vi sono altre serie costituite da minerali più rari contenenti il vanadio che forma la coulsonite FeV2O4 e la magnesiocoulsonite MgV2O4, il cobalto presente nella manganesecobaltite Mn1.5Co1.5O4.

Vi sono poi altri minerali  che hanno la struttura del gruppo degli spinelli come la ringwoodite, polimorfo di alta pressione dell’olivina SiMg2O4, la taaffeite BeMgAl4O8 e la magnesiotaaffeite, nota anche come musgravite (Mg,Fe2+,Zn)2Al6BeO12

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

Articolo precedente
Articolo successivo

TI POTREBBE INTERESSARE

Ka e Kb: costante acida e costante basica

La Ka  è la costante di dissociazione di un acido debole mentre  la Kb è la costante di dissociazione di una base debole e...

Molecole polari e apolari

Le molecole sono dette polari quando sono caratterizzate da un momento dipolare non nullo. Sono dette apolari le molecole in cui il baricentro delle cariche...

Carica formale: determinazione, esempi

La  carica formale è la carica assegnata a un atomo presente in una  molecola o in uno ione poliatomico assumendo che gli elettroni di...