Двойной борат KSr4(BO3)3
Автор: Хамаганова Татьяна Николаевна
Журнал: Вестник Бурятского государственного университета. Философия @vestnik-bsu
Рубрика: Химия
Статья в выпуске: 3, 2011 года.
Бесплатный доступ
Изучена возможность получения двойного бората калия и стронция состава KSrBO3 (1:2:1). Образования соединения указанного состава не зафиксировано. Методом твердофазных реакций синтезирован борат другого состава KSr4(BO3)3 (1:8:3). Определены кристаллографические характеристики полученной фазы.
Бораты, фаза, рентгенофазовый анализ
Короткий адрес: https://sciup.org/148180230
IDR: 148180230
Текст научной статьи Двойной борат KSr4(BO3)3
Важнейшей задачей материаловедения, в частности его раздела оптоэлектроники, является создание твердотельных лазеров для использования в различных физических и химических целях. Известно, что при создании компактных твердотельных лазеров и приборов нелинейной оптики используются некоторые бораты щелочных и щелочноземельных металлов. Поэтому представляет интерес изучение оксидных систем, включающих оксиды щелочных, щелочноземельных элементов и бора. Сведения о соединениях в тройных системах K 2 O-MeO-B 2 O 3 , Me=Ca, Sr, Ba немногочисленны. В литературе описаны соединения NaMeBO 3 , данных об аналогичном соединении с калием не найдены.
Цель настоящего исследования – установление возможности образования бората состава KSrBO3 (1:2:1).
В качестве исходных реагентов для синтеза использовали карбонат стронция SrBO 3 квалификации (ос.ч.), карбонат калия K 2 CO 3 (х.ч.), борную кислоту H 3 BO 3 (х.ч.). Синтез образца проводили ступенчатым отжигом стехиометрических количеств исходных компонентов в интервале температур 350800 ºС в платиновых тиглях на воздухе. Отжиг выполняли в течение 70-80 ч с многократной гомогенизацией. Карбонаты стронция и калия предварительно прокаливали при 400ºС в течение 5 ч. Фазовый состав образцов контролировали рентгенографически (автодифрактометр D8 Advance Bruker, λCu K α ). Параметры кристаллической решетки полученного соединения уточняли методом наименьших квадратов (МНК).
Рис. Проекция кристаллической структуры MM´ 4 B 3 O 9 по данным [1]
Таблица
Результаты индицирования рентгенограммы KSr 4 (BO 3 ) 3
|
I/I 0 |
d, Å |
104/d2 э |
hkl |
104/d в |
I/I 0 |
d, Å |
104/d2 э |
hkl |
104/d2 в |
|
25 |
5.97 |
281 |
0 1 1 |
280 |
20 |
2.207 |
2053 |
1 1 3 |
2049 |
|
40 |
5.50 |
331 |
2 0 0 |
331 |
35 |
2.148 |
2167 |
4 0 2 |
2165 |
|
35 |
5.24 |
364 |
1 1 1 |
363 |
30 |
2.086 |
2298 |
2 1 3 |
2298 |
|
30 |
4.041 |
612 |
2 1 1 0 |
611 |
20 |
2.063 |
2350 |
5 1 1 |
2345 |
|
25 |
3.447 |
842 |
0 2 |
840 |
35 |
2.021 |
2449 |
4 2 2 |
2444 |
|
20 |
3.290 |
924 |
1 3 1 |
922 |
15 |
1.987 |
2533 |
0 3 3 |
2528 |
|
35 |
3.120 |
1027 |
3 1 1 |
1024 |
1 |
1.958 |
2608 |
1 3 3 |
2608 |
|
32 |
2.980 |
1126 |
0 2 2 |
1122 |
5 |
1.921 |
2710 |
3 1 3 |
2710 |
|
60 |
2.917 |
1175 |
2 0 2 |
1174 |
8 |
1.854 |
2910 |
5 3 1 |
2906 |
|
35 |
2.877 |
1208 |
1 2 2 |
1206 |
15 |
1.770 |
3192 |
5 2 2 |
3189 |
|
70 |
2.748 |
1324 |
4 0 0 |
1324 |
20 |
1.744 |
3287 |
4 1 3 |
3287 |
|
100 |
2.622 |
1455 |
2 2 2 |
1453 |
1 |
1.724 |
3364 |
0 6 2 |
3362 |
|
5 |
2.503 |
1596 |
4 2 0 |
1600 |
15 |
1.654 |
3655 |
0 2 4 |
3651 |
|
20 |
2.312 |
1871 |
3 2 2 |
1867 |
5 |
1.619 |
3815 |
6 0 2 |
3815 |
|
35 |
2.255 |
1967 |
0 1 3 |
1967 |
18 |
1.583 |
3992 |
2 2 4 |
3992 |
По результатам рентгенофазового анализа (РФА) образец состава KSrBO 3 (1:2:1) уже при 600 ºС почти не содержал исходных веществ. Однако его рентгенограмма отличалась от рентгенограмм двойных боратов: NaSrBO3, кристаллизующегося в пр. гр. P 21/c [1], и LiSrBO3, кристаллизующегося в пр. гр. P 2 1 /n [2]. Четкие рефлексы на рентгенограмме, отсутствие линий исходных и возможных промежуточных соединений указывали на получение нами индивидуальной фазы, которую необходимо идентифицировать. Практически все рефлексы полученного образца удалось проиндицировать в ромбической сингонии (пр. гр. Ama2), характерной для двойного бората состава KSr4(BO3)3 (1:8:3), описанного в [3]. Установление состава полученной фазы позволило нам осуществить его синтез. Соединение KSr 4 (BO 3 ) 3 кристаллизуется в ромбической сингонии и имеет нецентросимметричную пр. гр. Ama2. Этот новый структурный тип не был найден ранее в боратах. Проекция кристаллической структуры KSr 4 (BO 3 ) 3 вдоль [100] приведена на рисунке. Основными структурными единицами являются плоские изолированные треугольники BO 33- , которые располагаются перпендикулярно друг другу вдоль шести направлений.
Координационное окружение атомов K составляют 8 атомов O, а полиэдром является искаженная двухшапочная тригональная призма. Полиэдры KO 8 , связываясь через мостиковый атом O, образуют бесконечные цепочки, вытянутые вдоль оси a . Они связаны по общим ребрам и вершинам с BO3-треугольниками. Атомы Sr имеют 3 различных окружения. Два полиэдра атомов Sr имеют КЧ = 8 и представляют собой искаженную двухшапочную тригональную призму и искаженный тригональный додекаэдр. Третий полиэдр атома Sr имеет КЧ = 9, образуя трехшапочную тригональную призму. Девятивершинники атомов Sr, связываясь вершинами, вытянуты вдоль оси a . Восьмивершинники и девятивершинники атомов Sr, разделяя между собой общие грани и вершины, формируют сложную трехмерную сетку. По результатам индицирования рентгенограммы порошка KSr 4 (BO 3 ) 3 уточнены параметры решетки синтезированного соединения: a = 11.005(2), b = 11.963(3), c = 6.8892(9) Å. Результаты индицирования даны в таблице.
Таким образом, образования стронциевого бората с калием состава KSrBO 3 (1:2:1) нами не обнаружено, реакция смещается в сторону образования фазы состава KSr 4 (BO 3 ) 3 (1:8:3).
