Термическое расширение синтетического аналога маттеучита NaHSO4·H2O и α–NaHSO4

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Изучено термическое поведение водного сульфата NaHSO4·H2O и продукта его дегидратации α–NaHSO4. Исследования проводились методами терморентгенографии и комплексного термического анализа. По данным трех экспериментов установлены температура, характер и последовательность фазовых превращений: NaHSO4·H2O(30÷50°C) → α–NaHSO4(140÷180°C) → Na2S2O7 + Na3H(SO4)2. С повышением температуры в структуре NaHSO4·H2O происходят шарнирные деформации на уровне цепочки из полиэдров NaO3(OH)(H2O)2. Анизотропия термического расширения составляет αmax/αmin = 1.9 для NaHSO4·H2O и αmax/αmin = 1.3 для NaHSO4.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

А. Шаблинский

Институт химии силикатов им. А. В. Гребенщикова РАН

Autor responsável pela correspondência
Email: shablinskii.andrey@mail.ru
Rússia, Санкт-Петербург

Н. Дмитриева

Институт химии силикатов им. А. В. Гребенщикова РАН

Email: shablinskii.andrey@mail.ru
Rússia, Санкт-Петербург

Р. Бубнова

Институт химии силикатов им. А. В. Гребенщикова РАН

Email: shablinskii.andrey@mail.ru
Rússia, Санкт-Петербург

С. Филатов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: shablinskii.andrey@mail.ru
Rússia, Санкт-Петербург

М. Кржижановская

Институт химии силикатов им. А. В. Гребенщикова РАН

Email: shablinskii.andrey@mail.ru
Rússia, Санкт-Петербург

В. Уголков

Институт химии силикатов им. А. В. Гребенщикова РАН

Email: shablinskii.andrey@mail.ru
Rússia, Санкт-Петербург

Bibliografia

  1. Krivovichev S. V. Minerals as Advanced Materials I. Springer Berlin Heidelberg. 2008. Berlin, Heidelberg.
  2. Bindi L., Nespolo M., Krivovichev S. V., Chapuis G., Biagioni C. Producing highly complicated materials. Nature does it better // Reports on Progress in Physics. 2020. V. 83. 106501.
  3. Yakubovich O. V., Khasanova N., Antipov E. V. Mineral-Inspired Materials: Synthetic Phosphate Analogues for Battery Applications // Minerals. 2020. V. 10. P. 524–554.
  4. Aksenov S. M., Deyneko D. V. Crystal chemistry and design of new materials with mineral-related structures: the structure-properties relationship // Herald of the Kola Science Centre of the RAS. 2022. V. 14. P. 7–16.
  5. Пеков И. В., Агаханов А. А., Зубкова Н. В., Кошлякова Н. Н., Щипалкина Н. В., Сандалов Ф. Д., Япаскурт В. О., Турчкова А. Г., Сидоров Е. Г. Фумарольные системы окислительного типа на вулкане Толбачик — минералогический и геохимический уникум // Геология и геофизика. 2020. Т. 61. С. 826–843.
  6. Siidra O. I., Vladimirova V. V., Tsirlin A. A., Chukanov N. V., Ugolkov V. L. Cu9O2(VO4)4Cl2, the first copper jxychloride vanadate: mineralogically inspired synthesis and magnetic behavior // Inorganic Chemistry. 2020. V. 59. P. 2136–2143.
  7. Grimvell. S. The Crystal Structure of NaHSO4·H2O // Acta Chemical Scandinavica. 1971. V. 25. P. 3213–3219.
  8. Catti M., Ferraris G., Franchini–Angela M. Hydrogen Bonding in the crystalline State. NaHSO4 (Mattteuccite), a Pseudo-Symmetric Crystal Structure // Cristalligrafia e structuristica. 1975. V. 109. P. 531–545.
  9. Carobbi G., Cipriani C. Matteuccite: nuovo minerale vesuviano // Rendiconti della Società Mineralogica Italiana. 1952 V. 8. P. 54.
  10. Werner C., Tojanov S., Worzala H., E. Kemnitz Hydrogensulfate mit fehlgeordneten Wasserstoffatomen — Synthese und Struktur von Li[H(HSO4)2](H2SO4), sowie Verfeinerung der Struktur von a-NaHSO4 // Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 1996. V. 622. P. 337‒342.
  11. Бубнова Р. С., Фирсова В. А., Филатов С. К. Программа определения тензора термического расширения и графическое представление его характеристической поверхности (ThetoToTensor-TTT) // Физика и химия стекла. 2013. Т. 39. № 3. С. 505–509.
  12. Stahl K., Balic Z. T., da Silva F., Eriksen K. M., Berg R. W., Fehrmann R. The crystal structure determinations and refinements of K2S2O7, KNaS2O7, and Na2S2O7 from X-ray powder diffraction and single-crystal data // Journal of Solid State Chemistry. 2005. V. 178. P. 1697–1704.
  13. Catti M., Ferraris G., Ivaldi G. A very short, and asymmetrical, hydrogen bond in the structure of Na3H(SO4)2 and S-OH vs O-H…O correlation // Acta Crystallogr. 1979. V. B35. P. 525–529.
  14. Филатов С. К., Карпов Г. А., Шаблинский А. П., Кривовичев С. В., Вергасова Л. П., Антонов А. В. Ивсит Na3H(SO4)2 — новый минерал вулканических эксгаляций из фумарол Трещинного Толбачинского извержения им. 50-летия ИВиС ДВО РАН // Доклады академии наук. Геохимия. 2016. Т. 468 (6). С. 690–693.
  15. Дмитриева Н. В., Бубнова Р. С., Филатов С. К., Шаблинский А. П., Кржижановская М. Г. Термическое расширение и фазовые переходы в сульфате Na3H(SO4)2 в области низких температур // Физика и химия стекла. 2019. Т. 45. С. 497–500.
  16. Hawthorne F. C. Toward theoretical mineralogy: A bond-topological approach // American Mineralogist. 2015. V. 100. P. 696–713.
  17. Hawthorne F. C., Schindler M. Understanding the weakly bonded constituents in oxusalt minerals. Zeitschrift für Kristallographie. 2008. V. 223. P. 41–68.
  18. Nakamura E., Kazuyuki I., Satoshi U., Kohji A., Hirihisa Y. Dielectric properties of lossy KH2SO4 crystals // Japanese Journal of Applied Рhysics. 1981. V. 20. P. 59–62.
  19. Воронков А. А., Илюхин В. В., Белов Н. В. Кристаллохимия смешанных каркасов. Принципы их формирования // Кристаллография. 1975. Т. 20. С. 556–567.
  20. Shablinskii A. P., Filatov S. K., Biryukov Y. P. Crystal structures inherited from parent high-temperature disordered microblocks: Ca2SiO4, Na2SO4–K2SO4 sulfates, and related minerals (bubnovaite and dobrovolskyite) // Physics and Chemistry of Minerals. 2023. V. 50. 30.
  21. Shablinskii A. P., Filatov S. K., Krivovichev S. V., Vergasova L. P., Moskaleva S. V., Avdontseva E. Yu., Knyazev A. V., Bubnova R. S. Dobrovolskyite, Na4Ca(SO4)3, a new fumarolic sulfate from the Great Tolbachik fissure eruption, Kamchatka Peninsula, Russia // Mineralogical Magazine. 2021. V. 85. P. 233–241.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Crystal structure of NaHSO4·H2O (a) and NaHSO4 (b)

Baixar (131KB)
Metadados
3. Fig. 2. Diffraction patterns of NaHSO4·H2O obtained under different conditions: a - t = 4÷74°C, in air; b - t = -180÷200°C, in vacuum. Dashed lines indicate the temperatures of phase transformations

Baixar (131KB)
Metadados
4. Fig. 3. DSC and TG curves for NaHSO4·H2O

Baixar (75KB)
Metadados
5. Fig. 4. Temperature dependence of parameters and unit cell volume of NaHSO4·H2O (a) and α-NaHSO4 (b)

Baixar (160KB)
Metadados
6. Fig. 5. a) - NaHSO4·H2O structure in the ac plane; b) - chains of NaO3(OH)(H2O)2 octahedrons compared with the figure of the thermal expansion tensor

Baixar (110KB)
Metadados
7. Fig. 6. SO3OH dipole in NaHSO4∙H2O

Baixar (66KB)
Metadados
8. Fig. 7. Dipole direction projections in three planes in NaHSO4∙H2O

Baixar (132KB)
Metadados
9. Fig. 8. Maximum expansion of the α-NaHSO4 structure along the α22 and α33 axes

Baixar (114KB)
Metadados
10. Fig. 9. Maximum expansion of the α-NaHSO4 structure along the α22 and α33 axes

Baixar (237KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024