Термическая эволюция фосфатов и сульфатов с антиперовскитовым типом структуры (тепловое расширение, фазовые переходы)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Описано термическое поведение природных и синтетических фосфатов и сульфатов с антиперовскитовым типом структуры, в которой в качестве основной структурной единицы выделяется анион-центрированный октаэдр. Приведены примеры термического поведения антиперовскитов: с классическим и гексагональным трехмерным (3D) каркасом (K3SO4F, Rb3SO4F, синтетический аналог когаркоита Na3SO4F, галеит Na15(SO4)5ClF4, шайрерит Na21(SO4)7ClF6); с одномерными (1D) цепочками связанных вершинами и гранями октаэдров (накафит Na2CaPO4F и его синтетический диморф, синтетический аналог мораскоита Na2MgPO4F, нефедовит Na5Ca4(PO4)4F); с кластерами в виде тримеров анион-центрированных октаэдров (синтетический аналог арктита (Na5Ca)Ca6Ba(PO4)6F3). Согласно полученным данным выведены определенные общие закономерности термического расширения в зависимости от структурной топологии и степени термической устойчивости антиперовскитов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. С. Авдонцева

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: m.avdontceva@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Золотарев

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: m.avdontceva@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. Г. Кржижановская

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: m.avdontceva@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. В. Кривовичев

Санкт-Петербургский государственный университет; Кольский научный центр РАН

Email: m.avdontceva@spbu.ru
Россия, Санкт-Петербург; Апатиты

Список литературы

  1. Sabrowsky A.A., Sitta S., Hippler K. et al. // Acta Cryst. C. 1990. V. 46. P. 736. https://doi.org/10.1107/S010827018900990X
  2. Krivovichev S.V. // Coord. Chem. Rev. 2024. V. 498. P. 215484. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2023.215484
  3. Hidden W.E., Mackintosh J.B. // Am. J. Sci. 1888. V. 36. P. 463.
  4. Pabst A. // Z. Kristallogr. 1934. B. 89. S. 514. https://doi.org/10.1524/zkri.1934.89.1.514
  5. Krivovichev S.V. // Z. Kristallogr. 2008. V. 223. P. 109. https://doi.org/10.1524/zkri.2008.0008
  6. Karwowski Ł., Kusz J., Muszyński A. et al. // Mineral. Mag. 2015. V. 79 (2). P. 387. https://doi.org/10.1180/minmag.2015.079.2.16
  7. Pekov I.V., Zubkova N.V., Agakhanov A.A. et al. // Mineral. Mag. 2023. V. 87 (6). P. 839. https://doi.org/10.1180/mgm.2023.50
  8. Avdontceva M.S., Shablinskii A.P., Krzhizhanovskaya M.G. et al. // Phys. Chem. Miner. 2024. V. 51 (2). 13. https://doi.org/10.1007/s00269-024-01276-7
  9. Avdontceva M.S., Krivovichev S.V., Yakovenchuk V.N. // Minerals. 2021. V. 11 (2). P. 186. https://doi.org/10.3390/min11020186
  10. Khomyakov A.P., Bykova A.V., Kurova T.A. // Int. Geol. Rev. 1983. V. 25 (6). P. 739. https://doi.org/10.1080/00206818309466761
  11. Sokolova E.V., Yamnova N.A., Egorov-Tismenko Y.K. et al. // Sov. Phys. Dokl. 1984. V. 29. P. 5.
  12. Galuskin E.V., Krüger B., Galuskina I.O. et al. // Minerals. 2018. V. 8 (3). P. 109. https://doi.org/10.3390/min8030109
  13. Galuskina I.O., Gfeller F., Galuskin E. et al. // Mineral. Mag. 2019. V. 83 (1). P. 81. https://doi.org/10.1180/minmag.2017.081.095
  14. Galuskin E.V., Gfeller F., Armbruster T. et al. // Mineral. Mag. 2015. V. 79 (5). P. 1061. https://doi.org/10.1180/minmag.2015.079.5.03
  15. Galuskin E.V., Cametti G., Galuskina I.O. et al. // Mineral. Mag. 2024. CNMNC Newsletter 79. Eur. J. Mineral. 36. https://doi.org/10.5194/ejm-36-525-2024
  16. Galuskin E.V., Gfeller F., Galuskina I.O. et al. // Mineral. Mag. 2015. V. 79 (5). P. 1073. https://doi.org/10.1180/minmag.2015.079.5.04
  17. Galuskin E.V., Gfeller F., Galuskina I.O. et al. // Mineral. Mag. 2017. V. 81 (3). P. 499. https://doi.org/10.1180/minmag.2016.080.105
  18. Galuskin E.V., Krüger B., Galuskina I.O. et al. // Am. Mineral. 2018. V. 103 (10). P. 1699. https://doi.org/10.2138/am-2018-6493
  19. Krüger B., Krüger H., Galuskin E.V. et al. // Acta Cryst. B. 2018. V. 74 (6). P. 492. https://doi.org/10.1107/s2052520618012271
  20. Galuskin E.V., Galuskina I.O., Krüger H. et al. // Can. Mineral. 2021. V. 59 (1). P. 191. https://doi.org/10.3749/canmin.2000035
  21. Xia W., Zhao Y., Zhao F. et al. // Chem. Rev. 2022. V. 122 (3). P. 3763. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00594
  22. Rasaki S.A., Chen Z., Thomas T. et al. // Mater. Res. Bull. 2021. V. 133. 111014. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2020.111014
  23. Hoffmann N., Cerqueira T.F.T., Schmidt J. et al. // Npj. Comput Mater. 2022. V. 8. P. 150. https://doi.org/10.1038/s41524-022-00817-4
  24. Iyo A., Hase I., Fujiihisa H. et al. // Inorg. Chem. 2021. V. 60 (23). P. 18017. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.1c02604
  25. Zang B., Liu X., Kan X. et al. // Mater. Today Commun. 2023. V. 34. 105063. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.105063
  26. Kiecana A., Schaefers W., Thijs et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2023. V. 577. 170782. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2023.170782
  27. Wang B.S., Tong Y.P., Sun L.J. et al. // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 95. 222509. https://doi.org/10.1063/1.3268786
  28. Li C.C., Wang B.S., Lin S. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2021. V. 323 (17). P. 2223. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2011.03.038
  29. Sullivan E., Avdeev M., Blom D.A. et al. // J. Solid State Chem. 2015. V. 230. P. 279. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2015.07.018
  30. Zhao S., Liao S., Qiu Z. et al. // Ceram. Int. 2023. V. 49 (7). P. 11285. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.11.327
  31. Li M., Zhang X., Xiong Z. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2022. V. 61 (42). E202211151. https://doi.org/10.1002/anie.202211151
  32. Takenaka K., Asano M., Misawa H. et al. // Appl. Phys. Lett. V. 92. Р. 011927. https://doi.org/10.1063/1.2831715
  33. Tan S., Gao C., Wang C. et al. // Dalton Trans. 2020. V. 49. P. 10407. https://doi.org/10.1039/D0DT02221G
  34. Хомяков А.П., Нечелюстов Г.Н., Дорохова Г.И. // Зап. Рос. минерал. о-ва. 1983. Т. 112. № 4. С. 479.
  35. Когарко Л.Н. // Докл. АН СССР. 1961. Т. 139. № 2. С. 435.
  36. Хомяков А.П., Казакова М.Е., Пущаровский Д.Ю. // Зап. Рос. минерал. о-ва. 1980. Т. 109. № 1. С. 50.
  37. Хомяков А.П., Нечелюстов Г.Н., Соколова Е.А. и др. // Зап. Рос. минерал. о-ва. 1992. Т. 121. № 1. С. 105.
  38. Хомяков А.П., Курова Т.А., Чистякова Н. // Зап. Рос. минерал. о-ва. 1983. Т. 112. С. 456.
  39. Pabst A., Sawyer D.L., Switzer G. // Am. Mineral. 1955. V. 66. P. 1658.
  40. Foshag W.F. // Am. Mineral. 1931. V. 16. P. 133.
  41. Avdontceva M.S., Krzhizhanovskaya M.G., Krivovichev S.V. et al. // J. Solid State Chem. 2023. V. 319. 123779. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2022.123779
  42. Авдонцева М.С., Золотарев А.А., Кривовичев С.В. // Физика и химия стекла. Т. 50. № 2. С. 214. https://doi.org/10.31857/S0132665124020098
  43. Bolling S.D., Reynolds J.G., Ely T.M. et al. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2019. V. 323. P. 329. https://doi.org/10.1007/s10967-019-06924-9
  44. Avdontceva M.S., Zolotarev A.A., Krivovichev S.V. // J. Solid State Chem. 2015. V. 231. P. 42. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2015.07.033
  45. Skakle J.M.S., Fletcher J.G., West A.R. // J. Chem Soc. Dalton Trans. 1996. V. 12. P. 2497. https://doi.org/10.1039/DT9960002497
  46. Downs R.T. // Rev. Mineral. Geochem. 2000. V. 41. P. 61. https://doi.org/10.2138/rmg.2000.41.3
  47. Sheldrick G.M. // Acta Cryst. C. 2015. V. 71. P. 3. https://doi.org/10.1107/S2053229614024218
  48. Dolomanov O.V., Bourhis L.J., Gildea R.J. et al. // Appl. Cryst. 2009. V. 42. P. 339. http://dx.doi.org/10.1107/S0021889808042726
  49. Бубнова Р.С., Фирсова В.А., Филатов С.К. // Физика и химия стекла. 2013. Т. 39. № 3. С. 347.
  50. Momma K., Izumi F. // Appl. Cryst. 2011. V. 44. P. 1272. http://dx.doi.org/10.1107/S0021889811038970
  51. Glazer A.M. // Acta Cryst. B. 1972. V. 28. P. 3384. https://doi.org/10.1107/S0567740872007976
  52. Avdontceva M.S., Zolotarev A.A., Shablinskii A.P. et al. // Symmetry. 2023. V. 15 (10). P. 1871. https://doi.org/10.3390/sym15101871
  53. Albrecht R., Menning H., Doert T. et al. // Acta Cryst. E. 2020. V. 76 (10). P. 1638. https://doi.org/10.1107/S2056989020012359
  54. Avdontceva M.S., Krzhizhanovskaya M.G., Krivovichev S.V. et al. // Phys. Chem. Miner. 2015. V. 42. P. 671. https://doi.org/10.1007/s00269-015-0753-x
  55. Krivovichev S.V., Yakovenchuk V.N., Ivanyuk G.Yu. et al. // Can. Mineral. 2007. V. 45 (4). P. 915. https://doi.org/10.2113/gscanmin.45.4.915
  56. Sokolova E., Kabalov Yu.K., Ferraris G. et al. // Can. Mineral. 1999. V. 37 (1). P. 83.
  57. Nuss J., Mühle K., Hayama V. et al. // Acta Cryst. B. 2015. V. 71. P. 300. https://doi.org/10.1107/S2052520615006150
  58. Krivovichev S.V. // Mineral. Mag. 2013. V. 77. P. 275. https://doi.org/10.1180/minmag.2013.077.3.05
  59. Krivovichev S.V. // Angew. Chem. Int. Ed. 2014. V. 53. P. 654. https://doi.org/10.1002/anie.201304374
  60. Krivovichev S.V., Krivovichev V.G., Hazen R.M. et al. // Mineral. Mag. 2022. V. 86. P. 183. https://doi.org/10.1180/mgm.2022.23
  61. Филатов С.К. // Кристаллография. 2011. Т. 56. С. 1019.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кристаллические структуры: Na3OCl, октаэдр [ONa6] (а); сульфогалита Na6(SO4)2FCl, октаэдры [FNa6] и [ClNa6] связаны общими вершинами (б).

Скачать (28KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Проекции на плоскость (010) кристаллических структур: стрэчерита BaCa12(SiO4)4(PO4)2F2O (группа задовита) (а); араваита BaCa12(SiO4)4(PO4)2F2O (б); ариегилатита BaCa12(SiO4)4(PO4)2F2O (группа арктита) (в). Пунктирной линией показаны анион-центрированные модули.

Скачать (62KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кристаллические структуры низко- и высокотемпературной модификаций K3SO4F (a) и Rb3SO4F (б) в проекциях на плоскости (010) и (001) и коэффициенты термического расширения для обоих соединений.

Скачать (51KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Кристаллические структуры низко- и высокотемпературной модификаций когаркоита (a), шайрерита (б), галеита (в) и коэффициенты термического расширения.

Скачать (67KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кристаллические структуры полиморфных модификаций Na2CaPO4F в проекции на плоскость (010) (a, б) и мораскоита (в), а также коэффициенты термического расширения.

Скачать (83KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Кристаллическая структура нефедовита в проекции на плоскости (001) и (010), коэффициенты тензора термического расширения (a), разворот тетраэдров в кристаллической структуре нефедовита (б).

Скачать (61KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Кристаллическая структура арктита в проекции на плоскость (010) и коэффициенты термического расширения. Пунктирной линий показан тример анион-центрированных октаэдров.

Скачать (41KB)
Метаданные

Примечание

К 100-летию кафедры кристаллографии Санкт-Петербургского государственного университета


© Российская академия наук, 2025