Abstract

Members of the solid-solution series between erythrite [Co3(AsO4)2·8H2O] and annabergite [Ni3(AsO4)2·8H2O] were synthesized and studied by a combination of X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and Raman and infrared spectroscopy. The solid solution is complete, with the space group C2/m (monoclinic) being retained throughout. The unit-cell parameters decrease in size along all crystallographic directions as the amount of Ni increases. The β angle in the unit cell also decreases from 105.05(1)° (erythrite) to 104.90(1)° (annabergite). Crystals of annabergite and samples with a high Ni content are elongate along the a axis, and contrast with crystals of erythrite and Co-rich samples, which are elongate along c. In the Raman and infrared spectra of the synthetic samples, the band positions shift in accordance with the increase in bond strength associated with the decrease in the unit-cell parameters. Trends in positions of the antisymmetric arsenate stretching vibrations in the Raman spectra are sensitive to the site occupancy of metal ions in the structure. Changes in the crystal morphology, unit-cell parameters and vibrational spectra have been rationalized in terms of the site occupancy of Co and Ni in the structure. Substitution of Ni is directed to metal site 1 (C2h site symmetry), whereas Co is directed to metal site 2 (C2 site symmetry). Raman spectroscopy has proved to be useful for the determination of site occupancy of metal ions in solid solutions of minerals.

Abstract

Nous avons synthétisé les membres de la solution solide entre l’erythrite [Co3(AsO4)2·8H2O] et l’annabergite [Ni3(AsO4)2·8H2O], et nous les avons caractérisés par diffraction X, microscopie électronique à balayage, spectroscopie de Raman et spectroscopie infrarouge. La solution solide est complète, toutes les compositions répondant au groupe spatial C2/m (symétrie monoclinique). Les paramètres réticulaires diminuent dans les trois directions cristallographiques à mesure que la proportion en Ni augmente. De plus, l’angle β de la maille élémentaire diminue, de 105.05(1)° (erythrite) à 104.90(1)° (annabergite). Les cristaux d’annabergite et les échantillons riches en Ni sont allongés selon l’axe a, tandis que les cristaux d’erythrite et les échantillons riches en Co le sont selon c. La position des bandes des spectres Raman et infrarouges de ces préparations synthétiques varie selon l’augmentation de l’intensité des liaisons associée à la diminution des paramètres réticulaires. Les déplacements des bandes de Raman dues aux vibrations antisymétriques d’étirement du groupe arsenate sont sensibles à la répartition des ions métalliques dans la structure. Nous adressons ces changements en morphologie, en paramètres réticulaires, et en spectres vibrationnels des cristaux selon la proportion de l’occupant du site (Co,Ni) dans la structure. L’incorporation du Ni implique le site 1 (symétrie du site: C2h), tandis que le Co préfère le site 2 (symétrie du site: C2). Les spectres de Raman s’avèrent utiles pour déterminer l’occupation des sites métalliques des minéraux montrant une solution solide.

(Traduit par la Rédaction)

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