Особенности кристаллической структуры гексаборидов

При образовании редкоземельных боридов, как и в большинстве боридных систем, важнейшую роль играют связи между атомами бора. Сильно связанные двух- и трёхмерные решётки атомов бора, существующие в структуре редкоземельных боридов, присутствуют и в других боридах, и в чистом боре. Характерно, что расстояние между атомами бора в этих структурах практически одинаковое.

Кристаллические структуры боридов могут быть представлены в виде определённых конфигураций атомов бора с последующим размещением около них атомов металла. Возможные конфигурации атомов бора в боридных структурах приведены на рисунке 1.

В октаэдре В в гексаборидах каждый атом бора связан с пятью другими атомами бора, четыре из которых входят в этот же октаэдр, а один -внешний по отношению к этому октаэдру. Каждый октаэдр атомов бора в редкоземельных структурах находится в центре куба из восьми атомов металла. Связи В - В, внешние по отношению к каждому октаэдру, проходят через центр каждой грани металлического куба, окружающего октаэдр (рисунок 2). Октаэдр В можно рассматривать как самостоятельную структурную единицу. В таком случае структуру гексаборидов принимают за структуру типа CsCl.

Рис. 1 . Конфигурации атомов бора в боридах металлов 1-M 2 В: 2-МВ; 3-М 3 В 4 ; 4-МВ 2 ; 5-МВ 6 ; 6-МВ 12 [1]

Рис. 2. Элементарная ячейка МВ 6 :  большие кружки — атомы металла,

меленькие кружки - атомы

Рис. 3. Проекция структуры МВ6 на плоскость ХОУ. Указаны расстояния между атомами бора в октаэдре и между октаэдрами.

Структура типа СаВ , в которую кристаллизуются гексабориды редких земель, была впервые рассмотрена в работе [2]. Она образует пространственную группу Pm3m и содержит одну молекулу МВ 6 на элементарную ячейку.

Проекция структуры показана на рисунке 3. Атомы бора образуют октаэдр В 6 . Кристаллическая структура, как видно – это простой куб с крупой В₆ в каждом углу и атомом металла в центре. Связи каждой молекулы с

1,66

00 AA

1,76

0 A

шестью другими такими же октаэдрами образуют трехмерную решетку атомов бора. Длина связи между октаэдрами ~ 1,66 A ⁰ , между атомами бора в одном октаэдре ~ 1,76 A ⁰ Каждый металлический атом в гексабориде окружен на равных расстояниях указанными октаэдрами и, соответственно, 24 эквидистантными атомами бора, по три от каждого из октаэдров В₆, находящихся в восьми углах куба, окружающего октаэдр.