Перовскит
| Перовскит | |
|---|---|
 Кристаллы перовскита на матрице Размер: 2,3 см × 2,1 см × 2,0 см (0,9 × 0,8 × 0,8 дюйма) | |
| Общий | |
| Категория | Оксидные минералы |
| Формула (повторяющаяся единица) | CaTiO 3 |
| Имеет символ IMA. | Прв [1] |
| Классификация Штрунца | 4.CC.30 |
| Кристаллическая система | орторомбический |
| Кристаллический класс | Дипирамидальный (ммм) Символ HM : (2/м 2/м 2/м) |
| Космическая группа | Пбнм |
| Идентификация | |
| Формула массы | 135.96 g/mol |
| Цвет | Черный, красновато-коричневый, бледно-желтый, желтовато-оранжевый. |
| Кристальная привычка | Псевдокубический – кристаллы имеют кубическую форму. |
| Твиннинг | сложное проникновение близнецов |
| Расщепление | [100] хорошо, [010] хорошо, [001] хорошо |
| Перелом | раковистый |
| шкала Мооса твердость | 5.0–5.5 |
| Блеск | Адамантиновый до металлического; может быть скучно |
| Полоса | серовато-белый |
| прозрачность | От прозрачного до непрозрачного |
| Удельный вес | 3.98–4.26 |
| Оптические свойства | Двухосный (+) |
| Показатель преломления | n α = 2,3, n β = 2,34, n γ = 2,38 |
| Другие характеристики | нерадиоактивный, немагнитный |
| Ссылки | [2] [3] [4] [5] |
Перовскит (произношение: / p ə ˈ r ɒ v s k aɪ t / кальция и титана, ) представляет собой минерал оксида состоящий из титаната кальция (химическая формула Са Ти О 3 ). Его название также применяется к классу соединений, имеющих тот же тип кристаллической структуры , что и CaTiO 3 , известная как структура перовскита , имеющая общую химическую формулу А 2+ Б 4+ (Х 2− ) 3 . [6] В эту структуру можно внедрить множество различных катионов , что позволяет разрабатывать разнообразные инженерные материалы. [7]
История
[ редактировать ]Минерал был открыт в Уральских горах России в 1839 году Густавом Розе и назван в честь русского минералога Льва Перовского (1792–1856). [3] Примечательная кристаллическая структура перовскита была впервые описана Виктором Гольдшмидтом в 1926 году в его работе о факторах толерантности. [8] Кристаллическая структура была позже опубликована в 1945 году на основе дифракции рентгеновских лучей данных титаната бария Хелен Дик Мего . [9]
возникновение
[ редактировать ]Земли обнаруженный в мантии Перовскит, , встречается в Хибинском массиве ограничено недонасыщенными кремнеземом ультраосновными породами и фоидолитами из-за нестабильности в парагенезисе с полевым шпатом . Перовскит встречается в виде мелких кристаллов от ангедральной до субэдрической формы, заполняющих пустоты между породообразующими силикатами. [10]
Перовскит встречается в контактных карбонатных скарнах в Магнет-Коув , штат Арканзас , США, в измененных блоках известняка, выброшенных с горы Везувий , в хлоритовых и тальковых сланцах на Урале и в Швейцарии . [11] и как акцессорный минерал в щелочных и основных магматических породах , нефелиновых сиенитах , мелилититах, кимберлитах и редких карбонатитах . Перовскит — распространенный минерал во включениях, богатых Ca-Al, обнаруженных в некоторых хондритических метеоритах . [4]
Устойчивость перовскита в магматических породах ограничена его реакционной связью со сфеном . В вулканических породах перовскит и сфен вместе не встречаются, единственным исключением является этиндит из Камеруна . [12]
Редкоземельная разновидность кнопита с химической формулой (Ca,Ce,Na)(Ti,Fe)O 3 встречается в щелочных интрузивных породах Кольского полуострова и вблизи Альнё , Швеция . Ниобийсодержащая , разновидность дианалита встречается в карбонатитах недалеко от Шелингена Кайзерштуль . Германия , [11] [13]
В звездах и коричневых карликах
[ редактировать ]У звезд и коричневых карликов ответственно образование зерен оксидом титана за обеднение фотосферы . перовскита Звезды с низкой температурой имеют в своем спектре доминирующие полосы TiO ; поскольку температура становится ниже для звезд и коричневых карликов с еще меньшей массой, Образуется CaTiO 3 , и при температуре ниже 2000 К TiO не обнаруживается. Присутствие TiO используется для определения перехода между холодными звездами M-карликов и более холодными L-карликами . [14] [15]
Физические свойства
[ редактировать ]
Одноименный перовскит. CaTiO 3 кристаллизуется в Pbnm пространственной группе (№ 62) с периодами решетки a = 5,39 Å , b = 5,45 Å и c = 7,65 Å. [16]
Перовскиты имеют почти кубическую структуру с общей формулой АБО 3 . В этой структуре ион А-позиции в центре решетки обычно представляет собой щелочноземельный или редкоземельный элемент . Ионы B-позиции в углах решетки представляют собой 3d, 4d и 5d элементы переходных металлов . Катионы A-сайта находятся в 12-кратной координации с анионами, а катионы B-сайта - в 6-кратной координации. Большое количество металлических элементов стабильно в структуре перовскита, если коэффициент допуска Гольдшмидта t находится в диапазоне от 0,75 до 1,0. [17]
где R A , RB RO и — . ионные радиусы элементов позиций A и B и кислорода соответственно Стабильность перовскитов можно охарактеризовать толерантностью и октаэдрическими факторами. Когда условия не выполняются, предпочтительна слоистая геометрия для октаэдров с общими ребрами или гранями или координации нижнего B-узла. Это хорошие структурные границы, но не эмпирический прогноз. [18]
от субметаллического до металлического Перовскиты имеют блеск , бесцветную полосу и кубическую структуру, а также несовершенную расщепленность и хрупкую прочность. Цвета включают черный, коричневый, серый, от оранжевого до желтого. Кристаллы перовскита могут иметь кубическую кристаллическую форму, но часто являются псевдокубическими и на самом деле кристаллизуются в ромбической системе, как в случае с CaTiO 3 ( титанат стронция , с более крупным катионом стронция в А-позиции, имеет кубическую форму). Кристаллы перовскита ошибочно принимали за галенит ; однако галенит имеет лучший металлический блеск, большую плотность, идеальную спайность и настоящую кубическую симметрию. [19]
Производные перовскита
[ редактировать ]Двойные перовскиты
[ редактировать ]Двойной перовскит имеет формулу A'A"B'B"O 6 и заменяет половину позиций B на B ' , где A - щелочные или редкоземельные металлы, а B - переходные металлы. Расположение катионов будет различаться в зависимости от заряда, геометрии координации и соотношения между радиусами катионов A и катионов B. Катионы B и B ' приводят к различным схемам упорядочения. Эти схемы упорядочения представляют собой каменную соль, столбчатую и слоистую структуры. [20] Каменная соль представляет собой чередующуюся трехмерную шахматную доску из многогранников B и B'. Эта структура является наиболее распространенной с электростатической точки зрения, поскольку сайты B будут иметь разные валентные состояния. Столбчатое расположение можно рассматривать как листы многогранников B-катионов, если смотреть с направления [111]. Слоистые структуры рассматриваются как листы многогранников B ' и B.
Перовскиты меньшей размерности
[ редактировать ]3D-перовскиты образуются, когда в позиции A имеется катион меньшего размера, поэтому Октаэдры BX 6 могут быть разделены по углам. 2D-перовскиты образуются, когда катион A-позиции больше, поэтому образуются листы октаэдров. В 1D перовскитах образуется цепочка октаэдров. [21] в то время как в 0D-перовскитах отдельные октаэдры отделены друг от друга. И 1D, и 0D перовскиты приводят к квантовому ограничению. [22] и исследуются на предмет бессвинцовых перовскитных материалов для солнечных батарей . [23]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
- ^ «Пренит (Пренит)» . Mineralienatlas.de .
- ^ Jump up to: а б «Перовскит» . Вебминерал .
- ^ Jump up to: а б Энтони, Джон В.; Бидо, Ричард А.; Блад, Кеннет В.; Николс, Монте К. (ред.). «Перовскит» (PDF) . Справочник по минералогии . Шантильи, Вирджиния: Минералогическое общество Америки.
- ^ Иноуэ, Наоки; Цзоу, Яньхуэй (2006). «Физические свойства литий-ионного проводника перовскитового типа» (PDF) . В Сакуме Такаши; Такахаси, Харуюки (ред.). Физика ионики твердого тела . Исследовательский указатель. стр. 247–269. ISBN 978-81-308-0070-7 .
- ^ Венк, Ганс-Рудольф; Булах, Андрей (2004). Минералы: их строение и происхождение . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. п. 413. ИСБН 978-0-521-52958-7 .
- ^ Сзуроми, Филипп; Грохольски, Брент (2017). «Природные и искусственные перовскиты» . Наука . 358 (6364): 732–733. Бибкод : 2017Sci...358..732S . дои : 10.1126/science.358.6364.732 . ПМИД 29123058 .
- ^ Гольшмидт, В.М. (1926). «Законы кристаллохимии». Естественные науки . 14 (21): 477–485. Бибкод : 1926NW.....14..477G . дои : 10.1007/BF01507527 . S2CID 33792511 .
- ^ Мегау, Хелен (1945). «Кристаллическая структура титаната бария». Природа . 155 (3938): 484–485. Бибкод : 1945Natur.155..484. . дои : 10.1038/155484b0 . S2CID 4096136 .
- ^ Чахмурадян Антон Р.; Митчелл, Роджер Х. (1998). «Вариация состава минералов группы перовскита Хибинского комплекса, Кольский полуостров, Россия» (PDF) . Канадский минералог . 36 : 953–969.
- ^ Jump up to: а б Палаш, Чарльз, Гарри Берман и Клиффорд Фрондел, 1944, Система минералогии Даны, том. 1, Уайли, 7-е изд. п. 733
- ^ Векслер, И.В.; Тептелев, М.П. (1990). «Условия кристаллизации и концентрации минералов типа перовскита в щелочных магмах». Литос . 26 (1): 177–189. Бибкод : 1990Лито..26..177В . дои : 10.1016/0024-4937(90)90047-5 .
- ^ Дир, Уильям Александр; Хауи, Роберт Эндрю; Зуссман, Дж. (1992). Знакомство с породообразующими минералами . Лонгман научно-технический. ISBN 978-0-582-30094-1 .
- ^ Аллард, Франция; Хаушильдт, Питер Х.; Александр, Дэвид Р.; Таманаи, Акеми; Швейцер, Андреас (июль 2001 г.). «Ограничивающее воздействие пыли в атмосфере модели коричневых карликов». Астрофизический журнал . 556 (1): 357–372. arXiv : astro-ph/0104256 . Бибкод : 2001ApJ...556..357A . дои : 10.1086/321547 . ISSN 0004-637X . S2CID 14944231 .
- ^ Киркпатрик, Дж. Дэви; Аллард, Франция; Бида, Том; Цукерман, Бен; Беклин, Э.Э.; Шабрие, Жиль; Барафф, Изабель (июль 1999 г.). «Улучшенный оптический спектр и новая модель FITS вероятного коричневого карлика GD 165B» . Астрофизический журнал . 519 (2): 834–843. Бибкод : 1999ApJ...519..834K . дои : 10.1086/307380 . ISSN 0004-637X .
- ^ Баттнер, Р.Х.; Маслен, Э.Н. (1 октября 1992 г.). «Электронная разностная плотность и структурные параметры в CaTiO 3 » . Acta Crystallographica Раздел B: Структурная наука . 48 (5): 644–649. Бибкод : 1992AcCrB..48..644B . дои : 10.1107/S0108768192004592 . ISSN 0108-7681 .
- ^ Пенья, Массачусетс; Фиерро, JL (2001). «Химическая структура и характеристики оксидов перовскита» (PDF) . Химические обзоры . 101 (7): 1981–2017. дои : 10.1021/cr980129f . ПМИД 11710238 . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Филипп, Марина; Джустино, Фелисиано (2018). «Геометрическая схема перовскитов» . Труды Национальной академии наук . 115 (21): 5397–5402. arXiv : 1805.08250 . Бибкод : 2018PNAS..115.5397F . дои : 10.1073/pnas.1719179115 . ПМК 6003477 . ПМИД 29735683 .
- ^ Люксова, Яна; Шулцова, Петра; Троян, М. (2008). «Исследование перовскита» (PDF) . Журнал термического анализа и калориметрии . 93 (3): 823–827. дои : 10.1007/s10973-008-9329-z . S2CID 97682597 . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Саха-Дасгупта, Танусри (2001). «Двойные перовскиты с 3d и 4d/5d переходными металлами: многообещающие соединения» . Материалы Research Express . 101 (7): 1981–2017. дои : 10.1088/2053-1591/ab6293 . S2CID 214470882 .
- ^ Трифилетти, Ванира (2021). «Квазинульмерные производные галоидного перовскита: синтез, статус и возможности» . Границы в электронике . 2 . дои : 10.3389/felec.2021.758603 . hdl : 10281/352629 .
- ^ Чжан, Чжипен (2021). «Металлогалогенидный перовскит/гетероструктуры 2D-материалов: синтез и применение». Материалы Research Express . 5 (4): e2000937. дои : 10.1002/smtd.202000937 . ПМИД 34927847 . S2CID 234172920 .
- ^ Гао, Ютин (2021). «Бессвинцовые галогенидные перовскиты: обзор взаимосвязи структура-свойство и применение в светоизлучающих устройствах и детекторах излучения». Журнал химии материалов А. 9 (20): 11931–11943. дои : 10.1039/d1ta01737c . S2CID 236391984 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- . Британская энциклопедия (11-е изд.). 1911.
СМИ, связанные с перовскитом, на Викискладе?
