Основные кристаллохимические категории. Кузьмичева Г.М. - 15 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

29
Высокотемпературная модификация NH
4
NO
3
имеет кубическую
симметрию, обусловленную беспорядоченным вращением обоих
ионов (NH
4
)
1+
и (NO
3
)
1-
.
Превращения с замещением с образованием сверхструктуры.
Сюда относятся превращения, сопровождающиеся замещением
атомов одного сорта в структуре атомами другого сорта. Такие
превращения имеют небольшую скорость, так же как и
реконструктивные. В остальном превращениям данного типа
присущи те же черты, что и превращениям со смещением.
В ряде случаев переходы типа порядок-беспорядок могут быть и
первого рода. Например, переход
CuAu из неупорядоченного
твердого раствора пр. гр. Fm3m в упорядоченную фазу пр. гр.
P4/mmm - пример, перехода второго рода, а сплав состава Cu
3
Au
упорядочивается по механизму фазовых переходов первого рода, т. е.
скачком.
Превращения с магнитным или электронным упорядочением
Под действием внешних условий (например, температуры)
возможно изменение структуры кристалла, вызванного или
упорядочением ионов с разными формальными зарядами (ФЗ) по
кристаллографическим позициям структуры, или магнитным
упорядочением.
В Eu
3
S
4
ионы Eu
2+
и Eu
3+
статистически распределены по
восьмикоординированным кристаллографическим позициям
структуры типа Th
3
P
4
(пр. гр. I-43d). При понижении температуры
катионы с разным
формальным зарядом - Eu
2+
и Eu
3+
-
упорядочиваются по двум кристаллографическим позициям
структуры, что сопровождается понижением симметрии до
тетрагональной (пр. гр. I-42d).
При понижении температуры в CoO происходит
антиферромагнитное упорядочение, при котором кубическая
структура типа NaCl переходит в тетрагональную.
30
2.2.4. ГОМЕОМОРФНЫЕ ПЕРЕХОДЫ
К сравнительно редкому случаю относятся гомеоморфные
переходы второго рода, при которых полиморфное превращение и
соответствующее ему изменение физических свойств не
сопровождается изменением кристаллической структуры. Но при
этом в точке перехода скачком изменяются параметры ячейки, объем
и другие свойства. Причины, вызывающие переход такого рода,
могут быть различны.
В качестве примера можно привести
две модификации железа с
объемноцентрированной кубической решеткой (СТ
α-Fe), но
отличающиеся параметрами ячейки (
a=2.86A для α-Fe и a=2.93A для
δ-Fe) и магнитными свойствами.
Подобного рода изоструктурные полиморфные переходы под
давлением наблюдаются для некоторых оксидов и халькогенидов
редкоземельных элементов. Под действием давления
полупроводниковая фаза Sm
2+
S структурного типа NaCl (
a=5.94Å)
переходит в металлическую фазу Sm
3+
S (a=5.61Å) без изменения
типа структуры.
Под давлением 4ГПа происходит изоструктурное превращение
металлического цезия (СТ Cu), сопровождающееся резким
уменьшением параметра ячейки (от
a=5.94Å до a=5.80Å), вызванным
электронным переходом 6s
5d.
При давлении около 50ГПа в
α-Fe
2
O
3
(СТ α-Al
2
O
3
- корунд)
обнаружен скачок объема элементарной ячейки приблизительно на
10% при сохранении кристаллической структуры. Такое
изоструктурное фазовое превращение связано с переходом Fe
3+
из
высокоспинового состояния (r=0.63
Å - радиус Fe
3+
в
высокоспиновом состоянии) в низкоспиновое (r=0.56
Å - радиус Fe
3+
в низкоспиновом состоянии).
                                  29                                                             30
   Высокотемпературная модификация NH4NO3 имеет кубическую                       2.2.4. ГОМЕОМОРФНЫЕ ПЕРЕХОДЫ
симметрию, обусловленную беспорядоченным вращением обоих
ионов (NH4)1+ и (NO3)1-.                                                К сравнительно редкому случаю относятся гомеоморфные
   Превращения с замещением с образованием сверхструктуры.           переходы второго рода, при которых полиморфное превращение и
   Сюда относятся превращения, сопровождающиеся замещением           соответствующее ему изменение физических свойств не
атомов одного сорта в структуре атомами другого сорта. Такие         сопровождается изменением кристаллической структуры. Но при
превращения имеют небольшую скорость, так же как и                   этом в точке перехода скачком изменяются параметры ячейки, объем
реконструктивные. В остальном превращениям данного типа              и другие свойства. Причины, вызывающие переход такого рода,
присущи те же черты, что и превращениям со смещением.                могут быть различны.
   В ряде случаев переходы типа порядок-беспорядок могут быть и         В качестве примера можно привести две модификации железа с
первого рода. Например, переход CuAu из неупорядоченного             объемноцентрированной кубической решеткой (СТ α-Fe), но
твердого раствора пр. гр. Fm3m в упорядоченную фазу пр. гр.          отличающиеся параметрами ячейки (a=2.86A для α-Fe и a=2.93A для
P4/mmm - пример, перехода второго рода, а сплав состава Cu3Au        δ-Fe) и магнитными свойствами.
упорядочивается по механизму фазовых переходов первого рода, т. е.      Подобного рода изоструктурные полиморфные переходы под
скачком.                                                             давлением наблюдаются для некоторых оксидов и халькогенидов
   Превращения с магнитным или электронным упорядочением             редкоземельных      элементов.    Под     действием     давления
   Под действием внешних условий (например, температуры)                                         2+
                                                                     полупроводниковая фаза Sm S структурного типа NaCl (a=5.94Å)
возможно изменение структуры кристалла, вызванного или               переходит в металлическую фазу Sm3+S (a=5.61Å) без изменения
упорядочением ионов с разными формальными зарядами (ФЗ) по           типа структуры.
кристаллографическим позициям структуры, или магнитным                  Под давлением 4ГПа происходит изоструктурное превращение
упорядочением.                                                       металлического цезия (СТ Cu), сопровождающееся резким
   В Eu3S4 ионы Eu2+ и Eu3+ статистически распределены по            уменьшением параметра ячейки (от a=5.94Å до a=5.80Å), вызванным
восьмикоординированным          кристаллографическим    позициям     электронным переходом 6s→5d.
структуры типа Th3P4 (пр. гр. I-43d). При понижении температуры         При давлении около 50ГПа в α-Fe2O3 (СТ α-Al2O3 - корунд)
катионы с разным формальным зарядом - Eu2+ и Eu3+ -                  обнаружен скачок объема элементарной ячейки приблизительно на
упорядочиваются по двум кристаллографическим позициям                10% при сохранении кристаллической структуры. Такое
структуры, что сопровождается понижением симметрии до                изоструктурное фазовое превращение связано с переходом Fe3+ из
тетрагональной (пр. гр. I-42d).                                      высокоспинового состояния (r=0.63Å - радиус Fe3+ в
     При     понижении      температуры    в   CoO    происходит
                                                                     высокоспиновом состоянии) в низкоспиновое (r=0.56Å - радиус Fe3+
антиферромагнитное упорядочение, при котором кубическая
                                                                     в низкоспиновом состоянии).
структура типа NaCl переходит в тетрагональную.