Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

ИЗМЕНЕНИЕ КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКОЙ ТОПОЛОГИИ БАЗОВОГО МОДУЛЯ НЕКОТОРОГО СТРУКТУРНОГО ТИПА КАК МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СООТВЕТСТВУЮЩИХ МОДУЛЯРНЫХ СТРУКТУР

Научная статья
Ivanov V.V.
Выпуск: № 1 (20), 2014
Опубликована:
2014/02/08
PDF

Иванов В.В.

Кандидат химических наук, доцент, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

ИЗМЕНЕНИЕ КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКОЙ ТОПОЛОГИИ БАЗОВОГО МОДУЛЯ НЕКОТОРОГО СТРУКТУРНОГО ТИПА КАК МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СООТВЕТСТВУЮЩИХ МОДУЛЯРНЫХ СТРУКТУР

Аннотация

Обсуждается возможность выбора модуля заданного структурного типа веществ с целью последующего модулярного дизайна путем целенаправленного изменения кристаллохимической топологии его базового модуля.

Ключевые слова: базовый модуль, кристаллохимическая топология, модулярная структура.

Ivanov V.V.

PhD in Chemistry, associate professor, South-Russian state Polytechnic University (NPI) by name of M.I. Platov

THE CHANGE OF CRYSTAL CHEMICAL TOPOLOGY OF THE BASIC MODULE FOR SOME STRUCTURAL TYPE AS THE RECEIVING METHOD OF THE CORRESPONDING MODULAR STRUCTURES

Abstract

The possible of module choice of the certain structural type of substances for the next modular design with the solo purpose of crystal chemical topology of its basic module was discussed.

Keywords: basic module, crystal chemical topology, modular structure.

If the law of the module packing into possible modular structures for some structural type is constantly then the change of the basic module configuration and the degree of its isolating may be as the decrease of isolating degree for central atom (a) or as the increase of isolating degree of the coordinating atoms (b). For instance, the conforming to the laws changes of the modules crystal chemical topology for structural type NaCl about variant (a) corresponds to next transformation’s chain:

Na1(1)Cl6(1/6) → Na1(1)Cl4(1/6)Cl1(1/3) → Na1(1)Cl2(1/6)Cl2(1/3) → Na1(1)Cl3(1/3) → Na1(1)Cl2(1/2) → Na1(1)Cl1(1),

where the limited member is the isolated asymmetric module (table 1).

About variant (b) the changes are corresponds to other transformation’s chain:

Na1(1)Cl6(1/6) → Na2(1/2)Cl4(1/8)Cl2(1/4) → Na4(1/4)Cl4(1/8)Cl2(1/4) → Na4(1/8)Na2(1/4)Cl4(1/8)Cl2(1/4).

In this case the limited member is the no isolated module with center of symmetry (table 1).

Table 1 - The degree isolating and module symmetry influence on symmetry of corresponding modular structures from NaCl structural type

Basic module Symmetry of module Degree of module isolating Symmetry of modular structure (z)
Na4(1/8)Na2(1/4)Cl4(1/8)Cl2(1/4) mm2 0,167 I4/mmm (2)
Na4(1/4)Cl4(1/8)Cl2(1/4) mm2 0,200 P42/mcm (4)
Na2(1/2)Cl4(1/8)Cl2(1/4) Mmm 0,250 I4/mmm (2)
Na1(1)Cl6(1/6)  * m3m 0,286 Fm3m (4)
Na1(1)Cl4(1/6)Cl1(1/3) 4mm 0,333 P4/nmm (2)
 Na1(1)Cl2(1/6)Cl2(1/3) mm2 0,400 P42/mcm(4), Fmmm (8)
Na1(1)Cl3(1/3) mm2, 3m 0,500 Cmma (4), P`43m (4)
Na1(1)Cl2(1/2) mm2, mm∞ 0,667 P42/mcm (4), Fmmm (8)
Na1(1)Cl1(1) (isolated) mm∞ 1 P4/nmm (2)
 

Note, that the intermediate no isolated modules may be presented as basic modules for other corresponding “maternal” structural types and all asymmetric modules may be used for modular designing of these types [1].

For structural type spinel the crystal chemical topology changes of module about variant (a) are corresponds to next transformation chain:

A1(1)B12(1/6)X4(1) → A1(1)B8(1/4)X4(1) → A1(1)B4(1/2)X4(1) → A1(1)B2(1)X4(1),

where the limited member is the isolated asymmetric module (table 2).

Table 2 - The degree isolating and module symmetry influence on symmetry of corresponding modular structures from spinel structural type

Basic module Symmetry of module Degree of module isolating Symmetry of modular structure (z)
A1(1)B4(1/2)X8(1/2) mm2, m 0,538 I41/amd, Imam
A1(1)B8(1/4)X4(1/2)X2(1) m 0,467 Imma
A1(1)B12(1/6)X4(1) * `43m 0,412 Fd3m
A1(1)B8(1/4)X4(1) 222 0,538 I41/amd
A1(1)B6(1/3)X4(1) mm2 0,636 I41md
A1(1)B4(1/2)X4(1) mm2, 3m 0,778 I41/amd, I41md, Imma, R`3m
A1(1)B2(1)X4(1) (isolated) mm2 1 I41/amd
 

About variant (b) the changes are corresponds to other transformations chain: A1(1)B12(1/6)X4(1) → A1(1)B8(1/4)X4(1/2)X2(1) → A1(1)B4(1/2)X8(1/2)

In this case the limited member is the no isolated and sufficiently compact asymmetric module (table 2). It may be presents by sufficiently compacting unification from both the AX4(1/2)-tetrahedron and the B4(1/2)X4(1/2)-hexahedron.

Note that all asymmetric no isolated modules formally are may be used for following modular design [2-9]. In accordance with modeling principles [10, 11] the receiving of inorganic substances with necessary properties, in particular, electrochemical activity [12-21] and anti-frictional properties [22-26] were realized.

References

  1. Иванов В.В. Комбинаторное моделирование вероятных структур неорганических веществ. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2003. 204с.
  2. Иванов В.В., Таланов В.М. Структурно-комбинаторное моделирование упорядоченных шпинелоидов // Журн. структурн. химии. 1992. Т.33, №3. С.137-140.
  3. Иванов В.В., Таланов В.М. Моделирование структур упорядоченных (типа 2:1) твердых растворов, включающих фрагмент структуры шпинели // Журн. структурн. химии. 1992. Т.33, №5. С.96-102.
  4. Иванов В.В., Таланов В.М. Структурно-комбинаторное моделирование упорядоченных (типа 2:1) твердых растворов AB’BO4 со структурами, включающими фрагмент структуры шпинели // Неорган. материалы, 1992. Т.28, №8. С.1720-1725.
  5. Иванов В.В., Таланов В.М. Мир шпинелоидов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 1995. №2. С.38-43.
  6. Иванов В.В. Моделирование гомологических рядов соединений, включающих фрагменты структуры шпинели // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 1996. N1. С.67-73.
  7. Ivanov V.V., TalanovV.M. Modeling of the Structure of the Ordered Spinel-Like Phases (of Type 2:1). // Phys. Stat. Sol. (A). Appl. Res. 1990. V.122, №2. P.K109-112.
  8. Иванов В.В., Таланов В.М. Комбинаторный модулярный дизайн структур шпинелеподобных фаз // Физика и химия стекла, 2008. Т.34, №4. С.528-567.
  9. Иванов В.В., Ульянов А.К., Шабельская Н.П. Ферриты-хромиты переходных элементов: синтез, структура, свойства. М.: Издательский дом Академия Естествознания, 2013. 94с.
  10. Ivanov V.V., Talanov V.M. Principle of Modular Crystal Structure // Crystallography Reports, 2010. T.55. N.3. C.362-376.
  11. Ivanov V.V., Talanov V.M. Algorithm of Choice of the Structural Module and Modular Design of Crystals // Rus. J. Inorg. Chem., 2010. T.55. N.6. C.915-924.
  12. Ходарев О.Н., Филимонов Б.П., Ерейская Г.П., Иванов В.В. Исследование обратимости -MnO2 электродов в апротонных электролитах // Электрохимия. 1991. Т.27, №8. С.1046-1049.
  13. Иванов В.В., Ерейская Г.П., Езыкян В.И. и др. Электрохимическое и рентгенографическое исследование литиймарганцевой шпинели в литиевых химических источниках тока с апротонным электролитом // Электрохимия. 1992. Т.28, №3. С.468-471.
  14. Иванов В.В., Ерейская Г.П., Люцедарский В.А. Прогноз одномерных гомологических рядов оксидов металлов с октаэдрическими структурами // Изв. АН СССР. Неорган. материалы.1990. Т.26, №4. С.781-784.
  15. Иванов В.В., Ерейская Г.П. Структурно-комбинаторный анализ одномерных гомологических рядов оксидов переходных металлов с октаэдрическими структурами // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1991. Т.27, №12. С.2690-2691.
  16. Иванов В.В. Активные катодные материалы для химических источников электрической энергии // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies, 2013. №8-1. С.73-74.
  17. Беспалова Ж.И., Иванов В.В., Смирницкая И.В., и др. Исследование возможной фазовой разупорядоченности в металлооксидном активном покрытии титанового анода // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2008. № S1. С. 52-56.
  18. Bespalova Zh.I., Ivanov V.V., Smirnitskaya I.V., et al. Fabricatijn of a titanium anode with an active coating based on mixed oxides of base metals // Rus. J. Appl. Chem. 2010. Т.83. N.2. С.242-246.
  19. Ivanov V.V., Bespalova Zh.I., Smirnitskaya I.V., et al. Study of the composition of titanium anode with electrocatalytic coat based on cobalt, manganese, and nickel oxides // Rus. J. Appl. Chem. 2010. Т.83. N.5. С.831-834.
  20. Иванов В.В. Активные аноды на основе фаз с дефектными шпинелеподобными структурами // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies, 2013. №8-1. С.70-71.
  21. Иванов В.В. Химически активные твердые растворы со шпинелеподобными структурами // Междунар. науч.-иссл. журнал = Research Journal of International Studies, 2013. №8-1. С.72-73.
  22. Ivanov V.V., Balakai V.I., Ivanov A.V., Arzumanova A.V. Synergism in composite electrolytic nickel-boron-fluoroplastic coatings // Rus. J. Appl. Chem., 2006. Т.79. №4. С.610-613.
  23. Ivanov V.V., Balakai V.I., Kurnakova N.Yu. et al. Synergetic effect in nickel-teflon composite electrolytic coatings // Rus. J. Appl. Chem., 2008. Т.81. № 12. С.2169-2171.
  24. Balakai V.I., Ivanov V.V., Balakai I.V., Arzumanova A.V. Analysis of the phase disorder in electroplated nickel-boron coatings // Rus. J. Appl. Chem., 2009. Т.82. №.5. С.851-856.
  25. Иванов В.В., Щербаков И.Н. Моделирование композиционных никель-фосфорных покрытий с антифрикционными свойствами. Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион», 2008. 112с.
  26. Щербаков И.Н., Иванов В.В., Логинов В.Т. и др. Химическое наноконструирование композиционных материалов и покрытий с антифрикционными свойствами. Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки», 2011. 132с.