晶体合成软件

   为了帮助我们更好的理解硫化 氢腐蚀产物的不同结构，腐蚀科技中心 最近购买了交互式晶体结构可视化软件 套装，晶体合成器 1.4.4。晶形结构是由来自 于网上数据库的晶体信息文件（CIFs）而产 生的。CIFs 是报告个体结构的晶图数据的标 准方法。个体结构包括，单原体，原子配 位和空间结构。使用晶体生成器的优点在 于生成的晶体结构可以人为的操控，显示 配位，基本的测量（键的强度/角度，密 度）。此软件方便使用，生成的晶体结构 图片可以用在报告，文章，幻灯片，计划 书等等。更为重要的是，晶体生成器可以 给科研人员一个视觉上的感觉，可以帮助 研究人员更好的理解腐蚀产物，比如碳酸亚铁(FeCO₃)，硫化亚铁, 四方硫铁矿(FeS), 硫铁矿 (FeS), 磁黄铁矿 (Fe_1-xS), 菱 硫铁矿 (Fe_3+xS₄), greigite (Fe₃S₄) and 黄铁矿 (FeS₂) 。四方硫铁矿和 硫铁矿和黄铁矿是硫化 氢腐蚀体系及腐蚀中心正在进行的研究 项目中最常见的腐蚀产物。每相的理想 分子式都是FeS。在从结构上来讲，四方硫 铁矿和菱硫铁矿的晶格结构是完全不同 的。每种相体都是在特定的条件下形成& 的。

   四方硫铁矿是层状的硫化亚铁 。它的分子式是 Fe1+xS，是一种非理想配比方 式。在硫化氢腐蚀体系中，它往往是在温 度低于100oC而且在很短的时间内形成。四方 硫铁矿的单元体是四角形结构: a = b = 3.6735 Å, c = 5.0328 Å, c = 5.0328 Å; α = β = γ = 90°.因此，它往往被成为四 方硫化亚铁。图一显示了一个单体结构（ 棕色是铁，黄色是硫）。铁原子位于正方 形表面的四个定点及中心点。正方形面位 于单元体的反方向。硫在单元体的长轴方 向。单元体的长轴对应硫化亚铁层堆积的 方向。图二展示了多个单位单元体的二维 机构。放大的晶体结构显示铁原子镶嵌于 晶体的每一层中，四面与硫相连（图三） 。四方硫铁矿层显示了Shannon半径 （亚铁离子 半径 0.63A， 硫离子半径1.84A）。 这更准确的反 应了晶格的实际和相对的原子大小，见图 四。层间足够远的距离使得不同的物种可 以在层间停留或移动。 Wolthers 等人已经提出 假设：在四方硫铁矿形成时，水分子可能 进入它的晶形结构。

   在腐蚀体系中，硫铁矿和磁黄 铁矿往往在温度大于100oC 产生， 但是在低温 下，如果反应的时间足够长，也可能产生 这些相体。图五显示了铁和硫原子的六角 分布。硫铁矿的单元体参数是： a = b = 5.9650 Å, c = 11.7570 Å; α = β = 90°, γ = 120°. 和四方硫铁矿不同的是 ，硫铁矿具有三维框架。需要指出的是， 硫铁矿的密度（4.835 g/cm3）远大于四方硫铁矿 （4.298g/cm3）。图六描述了硫铁矿的晶形结构 和硫铁矿的配位特征，Fe:S = 1:1. 图7 显示了硫和 铁的六角八面的晶形特征。磁黄铁矿和硫 铁矿具有一样的框架结构，只是磁黄铁矿 的晶形中缺乏铁原子。磁黄铁矿的分子式 可以写成Fe1-xS, 或者 FeySz， 其中x < 0.20。 晶格中的 部分Fe2+ 被Fe3+替代以达到与S2-的电荷平衡。

   CC-JIP长期的目标是研究在发生局 部腐蚀的条件下，硫化亚铁的形成及不同 相体之间的相互转换

References

(1) Lennie, A.R.; Redfern, S. A. T.; Schofield, P.F.; Vaughan, D.J. Synthesis and Rietveld Crystal Structure Refinement of Mackinawite, Tetragonal FeS. Mineralogical Magazine 1995, 59, 677-683.
(2) Wolthers, M.; Van der Gaast, S.J., Rickard, D. The Structure of Disordered Mackinawite, American Mineralogist, 2003, 88(11), 2007-2015.
(3) Skala, R.; Cisarova, I.; Drabek, M. Inversion Twinning in Troilite. American Mineralogist, 2006, 91, 917-921.

To download an English pdf version of this click here.