ЩОДО ПЕРВИННОЇ ВЕРИФІКАЦІЇ КРИСТАЛІЧНИХ СТРУКТУР СІМЕЙСТВА АРГІРОДИТІВ
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2024.2.17-22Ключові слова:
кристалічна структура; аргіродити; модель зв’язкової валентності.Анотація
Для кристалічних структур фаз, що належать до науково й технологічно важливого сімейства аргіродитів загальної хімічної формули Am+(12–n–x)/mBn+X2–6–xY–x (де A = Li+; Cu+, Ag+, Cd2+, Hg2+…; B = Ga3+, Si4+, Ge4+, Sn4+, P5+, As5+…; X = O2–; S2–, Se2–, Te2–; Y = Cl–, Br–, I–; 0 ≤ x ≤ 1), характерні висока мобільність та розупорядкування катіонної підґратки A. Така особливість аргіродитів робить їх перспективними твердотільними іонними провідниками, однак значно ускладнює рентгеноструктурний аналіз аргіродитних фаз через неможливість надійно спрогнозувати позиції іонів A в елементарній комірці кристалічної структури конкретного аргіродитного зразка та ступені заповнення цих позицій.
Аналіз опублікованих структур аргіродитів виявив, що позиції типових катіонів B та їх ліґандів X у тетраедричному оточенні [BX4] повністю заселені відповідними іонами, що робить можливим первинну верифікацію вже опублікованих в науковій літературі чи нових одержаних структурних моделей аргіродитних фаз в рамках моделі зв’язкової валентності (МЗВ) – шляхом розрахунку сум зв’язкових валентностей для катіонів B з міжатомних відстаней dBX в тетраедрах [BX4]. Окрім проведення первинної верифікації структурних моделей аргіродитних фаз, використання МЗВ і рекомендованих у роботі числових параметрів дозволяє створювати надійні стартові часткові структурні моделі аргіродитних фаз для подальшого їх уточнення методами рентгеноструктурного аналізу, а також стабілізувати процес уточнення кристалічної структури шляхом накладання нестрогих обмежень на відхилення розрахованих міжатомних відстаней dBX всередині тетраедрів [BX4] від прогнозованих відстаней.
Посилання
Kuhs W.F., Nitsche R., Scheunemann K. The argyrodites – a new family of tetrahedrally close-packed structures. Mat. Res. Bull. 1979, 14(2), 241–248. Doi: 10.1016/0025-5408(79)90125-9.
Nilges T., Pfitzner A. A structural differentiation of quaternary copper argyrodites: Structure – property relations of high temperature ion conductors. Z. Kristallogr. 2005, 220(2–3), 281–294. Doi: 10.1524/zkri.220.2.281.59142.
Haznar A., Pietraszko A., Studenyak I.P. X-ray study of the superionic phase transition in Cu6PS5Br. Solid State Ionics. 1999, 119(1–4), 31–36. Doi: 10.1016/S0167-2738(98)00479-2.
Beeken R.B., Garbe J.J., Petersen N.R., Stoneman M.R. Electrical properties of the Ag6PSe5X (X = Cl, Br, I) argyrodites. J. Phys. Chem. Solids. 2004, 65(5), 1011–1014. Doi: 10.1016/j.jpcs.2003.10.060.
Beeken R.B., Garbe J.J., Gillis J.M., Petersen N.R., Podoll B.W., Stoneman M.R. Electrical conductivities of the Ag6PS5X and the Cu6PSe5X (X = Br, I) argyrodites. J. Phys. Chem. Solids. 2005, 66(5), 882–886. Doi:10.1016/j.jpcs.2004.10.010.
Deiseroth H.-J., Kong S.-T., Eckert H., Vannahme J., Reiner C., Zaiß T., Schlosser M. Li6PS5X: A class of crystalline Li-rich solids with an unusually high Li+ mobility. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47(4), 755–758. Doi: 10.1002/anie.200703900.
Kong S.-T., Deiseroth H.-J., Maier J., Nickel V., Weichert K., ReinerC. Li6PO5Br and Li6PO5Cl: The first Lithium-oxide-argyrodites. Z. Anorg. Allg. Chem. 2010, 636(11), 1920–1924. Doi: 10.1002/zaac.201000121.
Eulenberger G. Die Kristallstruktur der Tieftemperaturmodifikation von Ag8GeS6. Monatsh. Chem. 1977, 108(4), 901–913. Doi: 10.1007/BF00898056.
Jones P.G. Crystal structure determination: a critical view. Chem. Soc. Rev. 1984, 13(2), 157–172. Doi: 10.1039/CS9841300157.
Watkin D. Structure refinement: some background theory and practical strategies. J. Appl. Crystallogr. 2008, 41(3), 491–522. Doi: 10.1107/S0021889808007279.
McCusker L.B., Von Dreele R.B., Cox D.E., Louër D., Scardi P. Rietveld refinement guidelines. J. Appl. Crystallogr. 1999, 32(1), 36–50. Doi: 10.1107/S0021889898009856.
Brown I.D. The Chemical Bond in Inorganic Chemistry: The Bond Valence Model. New York: Oxford University Press, 2002. P.288.
Brown I.D. Recent developments in the methods and applications of the bond valence model. Chem. Rev. 2009, 109(12), 6858–6919. Doi: 10.1021/cr900053k.
Brown I.D., Altermatt D. Bond-valence parameters obtained from a systematic analysis of the Inorganic Crystal Structure Database. Acta Crystallogr. 1985, B41(4), 244–247. Doi: 10.1107/S0108768185002063.
Brese N.E., O'Keeffe M. Bond-valence parameters for solids. Acta Crystallogr. 1991, B47(2), 192–197. Doi: 10.1107/S0108768190011041.
O'Keeffe M, Brese N.E. Atom sizes and bond lengths in molecules and crystals. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113(9), 3226–3229. Doi: 10.1021/ja00009a002.
Sidey V., Shteyfan A. Revised bond valence parameters for the P+5/S–2 ion pair. J. Phys. Chem. Solids 2017, 103, 73–75. Doi: 10.1016/j.jpcs.2016.12.004.
Belsky A., Hellenbrandt M., Karen V.L., Luksch P. New developments in the Inorganic Crystal Structure Database (ICSD): accessibility in support of materials research and design. Acta Crystallogr. 2002, B58(3), 364–369. Doi: 10.1107/S0108768102006948.