Abstract

The structural behavior of a chromate aluminate sodalite, Ca8[Al12O24](CrO4)2, at room pressure and on heating from 463 to 982°C was determined by using in situ synchrotron X-ray powder-diffraction data [λ = 0.91997(4) Å] and Rietveld refinements. The sample was heated at a rate of about 9.5°C/min., and X-ray traces were collected at intervals of about 17°C. The structure at 463°C is a modulated cubic phase, whereas above 512°C, the structure is cubic with space group I4̅3m. The a parameter increases linearly from 512 to 982°C, and the percent change in volume is 0.9(1)%. Between 463 and 982°C, the Al–O distance is nearly constant, the angle of rotation of the AlO4 tetrahedron, φAl, decreases by 0.6° and simultaneously, the Al–O–Al bridging angle increases by 0.8(2)°. Between 463 to 982°C, the Ca–O distances are nearly constant. The Ca atom is located nearly in the plane of the three O’ framework atoms, so movement of the Ca atom out of this plane will cause longer Ca–O’ bonds instead of shorter bonds that occur when the Ca atom is migrating toward this plane. The highly charged [Ca4·CrO4]6+ clusters bond strongly to the framework oxygen atoms, which limits the rotation of the framework AlO4 tetrahedra; as a result, the expansion of the structure is small. We evaluate the differences between the thermal behavior of chromate aluminate sodalite and that of other structurally related phases (e.g., sodalite and danalite).

Abstract

Nous avons déterminé le comportement structural d’un composé synthétique dérivé de la sodalite, et ayant la composition Ca8[Al12O24](CrO4)2, à pression ambiante et au cours d’un chauffage entre 463 à 982°C, en utilisant la diffraction X in situ sur poudre, avec rayonnement synchrotron [λ = 0.91997(4) Å] et la méthode de Rietveld. L’échantillon est chauffé à un taux d’environ 9.5°C/min., et les tracés de diffraction X ont été prélevés à un intervalle d’environ 17°C. La structure à 463°C est cubique et modulée, tandis qu’au delà de 512°C, elle est cubique, groupe spatial I4̅3m. Le paramètre a augmente de façon linéaire entre 512 et 982°C, et le volume augmente de 0.9(1)%. Entre 463 et 982°C, la distance Al–O est presque constante, et l’angle de rotation φAl des tétraèdres AlO4 diminue de 0.6°; de façon simultanée, l’angle du pont Al–O–Al augmente de 0.8(2) °. Entre 463 et 982°C, les distances Ca–O sont presque constantes. L’atome Ca est situé presque dans le plan des trois atomes O’ de la trame, de sorte que le mouvement de cet atome au delà de ce plan devrait causer un allongement des liaisons Ca–O’, plutôt que des liaisons plus courtes qui sont attendues si l’atome de Ca migre dans la direction de ce plan. Les groupements [Ca4·CrO4]6+, possédant une charge élevée, sont fortement liés aux atomes d’oxygène de la trame, ce qui limite la rotation des tétraèdres de AlO4 de la trame. L’expansion de la structure est donc limitée. Nous évaluons les différences entre le comportement thermique de ce composé de sodalite à aluminate et chromate et celui d’autres composés structuralement semblables, par exemple, sodalite et danalite.

(Traduit par la Rédaction)

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