Abstract

The temperature dependency of the crystal structure and the polymorphic transition of CaCO3 from aragonite to calcite were studied using Rietveld structure refinement and high-temperature in situ synchrotron powder X-ray-diffraction data at ambient pressure, P. The orthorhombic metastable aragonite at room P, space group Pmcn, transforms to trigonal calcite, space group Rc, at about Tc = 468°C. This transformation occurs rapidly; it starts at about 420°C and is completed by 500°C, an 80°C interval that took about 10 minutes using a heating rate of 8°C/min. Structurally, from aragonite to calcite, the distribution of the Ca atom changes from approximately hexagonal to cubic close-packing. A 5.76% discontinuous increase in volume accompanies the reconstructive first-order transition. Besides the change in coordination of the Ca atom from nine to six from aragonite to calcite, the CO3 groups change by a 30° rotation across the transition.

Abstract

Nous avons étudié la dépendance thermique de la structure cristalline et de la transition polymorphique de CaCO3, de l’aragonite à la calcite, en utilisant des données obtenues par diffraction X sur poudre, acquises in situ à température élevée et à pression ambiante avec rayonnement synchrotron. L’aragonite, phase orthorhombique métastable à pression ambiante, groupe spatial Pmcn, se transforme en calcite, phase trigonale, groupe spatial Rc, à environ Tc = 468°C. Cette transformation se déroule rapidement; elle débute à environ 420°C, et elle est complète à 500°C, un intervalle de 80°C qui a pris environ 10 minutes avec un taux de réchauffement de 8°C/min. Du point de vue structural, en allant de l’aragonite à la calcite, la distribution des atomes de Ca change d’un agencement compact aproximativement hexagonal à cubique. Une augmentation discontinue en volume de 5.76% accompagne cette transformation reconstructive de premier ordre. En plus du changement en coordinence de l’atome Ca, de neuf dans l’aragonite à six dans la calcite, les groupes CO3 font preuve d’une rotation de 30° pendant la transition.

(Traduit par la Rédaction)

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