Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Кристаллохимический анализ и систематика безводных неорганических соединений, содержащих треугольные и тетраэдрические оксоанионы

Диссертация: Кристаллохимический анализ и систематика безводных неорганических соединений, содержащих треугольные и тетраэдрические оксоанионы
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Актуальность работы. В настоящее время накоплен обширный материал по строению неорганических соединений, и одной из важнейших задач кристаллохимии является поиск корреляций между их составом, структурой и свойствами. Нахождение таких корреляций позволит предсказывать строение веществ с нужными свойствами, а также выявлять соединения с ценными сочетаниями физико-химических и кристаллографических… Читать ещё >

Содержание

  • СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
  • 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
    • 1. 1. Особенности строения соединений, содержащих треугольные оксоанионы
      • 1. 1. 1. Ортобораты
      • 1. 1. 2. Карбонаты
      • 1. 1. 3. Нитраты
    • 1. 2. Особенности строения соединений, содержащих тетраэдрические оксоанионы
      • 1. 2. 1. Ортосиликаты
      • 1. 2. 2. Ортогерманаты
      • 1. 2. 3. Ортофосфаты
      • 1. 2. 4. Ортоарсенаты
      • 1. 2. 5. Сульфаты
      • 1. 2. 6. Селенаты
      • 1. 2. 7. Перхлораты, перброматы, периодаты
      • 1. 2. 8. Ортомолибдаты
    • 1. 3. Основные классификационные схемы в кристаллохимии
      • 1. 3. 1. Классификационные схемы, не учитывающие геометрические свойства структуры кристалла
      • 1. 3. 2. Классификации, основанные на геометрических свойствах кристаллической структуры
      • 1. 3. 3. Классификации, основанные на топологических свойствах кристаллической структуры
        • 1. 3. 3. 1. Учет топологических свойств отдельных структурных компонентов
        • 1. 3. 3. 2. Учет глобальных топологических свойств кристаллической структуры
  • 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТ
    • 2. 1. Объекты исследования
    • 2. 2. Методы исследования
    • 2. 3. Реализация топологического анализа атомных матриц в программе IsoTest
  • 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
    • 3. 1. Топологический анализ и классификация соединений, содержащих треугольные и тетраэдрические оксоанионы
      • 3. 1. 1. Бораты, карбонаты и нитраты
      • 3. 1. 2. Ортосиликаты и ортогерманаты
      • 3. 1. 3. Ортофосфаты и ортоарсенаты
      • 3. 1. 4. Сульфаты и селенаты
      • 3. 1. 5. Простые и двойные ортомолибдаты
      • 3. 1. 6. Перхлораты, перброматы и периодаты
      • 3. 1. 7. Обобщение результатов сравнительного анализа и классификации
    • 3. 2. Анализ топологии ионных матриц
      • 3. 2. 1. Соединения, содержащие треугольные оксоанионы
      • 3. 2. 2. Соединения, содержащие тетраэдрические оксоанионы
      • 3. 2. 3. Конкуренция матриц различного типа при структурообразовании
    • 3. 3. Фактор размерности и типы координации оксоанионов
    • 3. 4. Прогнозирование структур соединений

Кристаллохимический анализ и систематика безводных неорганических соединений, содержащих треугольные и тетраэдрические оксоанионы (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы. В настоящее время накоплен обширный материал по строению неорганических соединений, и одной из важнейших задач кристаллохимии является поиск корреляций между их составом, структурой и свойствами. Нахождение таких корреляций позволит предсказывать строение веществ с нужными свойствами, а также выявлять соединения с ценными сочетаниями физико-химических и кристаллографических характеристик.

Неорганические соединения с треугольными и тетраэдрическими оксоа-нионами широко распространены в природе в качестве породообразующих минералов и обладают важными практическими свойствами. Для веществ этого класса до сих пор в рамках единой схемы не исследована взаимосвязь их химического состава и кристаллической структуры. Кроме того, для большинства из них не установлены структурно-генетические связи с другими классами неорганических соединений. Как правило, их систематику проводят на основе сравнения геометрических моделей кристаллических структур, что не позволяет находить соответствия при существенном геометрическом искажении.

Прогресс в решении указанных проблем может быть достигнут с помощью разработанных в последнее десятилетие компьютерных геометрико-топологических методов кристаллохимического анализа, позволяющих обрабатывать большие массивы кристаллоструктурной информации и находить родство в строении соединений, системы межатомных связей в которых не являются полностью изоморфными или имеют существенные геометрические искажения. Анализ неорганических соединений с треугольными и тетраэдрическими оксоанионами с помощью указанных методов является первым примером их масштабного применения.

• в создании единой классификации структур безводных неорганических солей Му (ЬОз)2 и My (T04)z, содержащих треугольные LO3 (L=B, С, N) или тетраэд-рические ТО4 (T=Si, Ge, Р, As, S, Se, Mo, CI, Br, I) оксоанионы и одноатомные катионы М;

• в формулировке геометрико-топологических закономерностей кристаллического строения соединений указанного класса;

• в установлении структурно-топологического родства соединений Му (ЬОз)2 и My (T04)z с бинарными неорганическими соединениями AyXz и в выявлении факторов, обусловливающих их сходство на различных уровнях детализации кристаллического строения. j.

Работа выполнялась при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных. исследований (проекты 01−07−90 092, 02−02−16 861 и 03−02−6 256Рсновны1ии новыми научными результатами и положениями, которые автор выносит на защиту, являются:

• совокупность впервые полученных данных по топологии кристаллических структурбезводных неорганических солей Му (ЬОз)2 и My (T04)z, содержащих треугольные LO3 (L=B, С, N) или тетраэдрические ТО4 (T=Si, Ge, Р, As, S, Se, CI, Br, I) оксоанионы;

• единая систематика указанных соединений на основе концепции топологического типа, демонстрирующая структурное родство соединений, содержащих химически различные атомы М, L и Т;

• установленные взаимосвязи между особенностями кристаллического строения безводных неорганических солей и бинарных неорганических соединений состава AyXz;

• зависимость между размером и зарядом катионов М, треугольных и тетраэд-рических оксоанионов и их способностью формировать кристаллические структуры с определенной топологией.

Практическая значимость работы заключается в том, что найденные корреляции «химический состав-структура кристалла» могут быть использованы для поиска и обоснования структурного родства неорганических веществ и материалов (в том числе породообразующих минералов) различного химического и стехиометрического состава. Успешно апробированные новые принципы кристаллохимической систематики могут быть применены для классификации других неорганических соединений и выявления общих принципов их структурной организации.

Апробация работы и публикации. Результаты диссертационной работы представлялись на II и III Национальной кристаллохимической конференции (Черноголовка, 2000, 2003 гг.), III Национальной конференции по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Москва, 2001 г.), XX Международной Чугаевской конференции по координационной химии (Ростов-на-Дону, 2001 г.), XIX Конгрессе и генеральной ассамблее международного союза кристаллографов (Женева, 2002 г.), а также на ежегодных научных конференциях Самарского государственного университета. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 6 статей в журналах «Журнал структурной химии», «Журнал неорганической химии», «Zeitschrift fur Kristallographie», «Acta Crystallographica» и тезисы 5 докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка использованных источников (127 наименований) и приложения. Текст диссертации изложен на 167 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков и 47 таблиц (в том числе 25 рисунков и 20 таблиц в приложении).

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Закуткин Ю. А., Блатов В. А. Сравнительный анализ топологии кристаллических решеток молибдатов и бинарных соединений. В кн. «И Национальная кристаллохимическая конференция», Черноголовка, 22−26 мая 2000 г. Тез. докл., С. 77−78.

2. Закуткин Ю. А., Блатов В. А. Сравнительный анализ топологии кристаллических решеток карбонатов и бинарных соединений. В кн. «III Национальная конференция по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов», Москва, 21−25 мая 2001 г. Тез. докл., С. 72.

3. Закуткин Ю. А., Блатов В. А. Сравнительный анализ топологии кристаллических решеток нитратов и бинарных соединений. В кн. «XX Международная Чугаевская конференция по координационной химии», Ростов-на-Дону, 25−29 июня 2001 г. Тез. докл., С. 228−229.

4. Zakutkin Yu.A. A comparative topological analysis of simple anhydrous borates, carbonates and nitrates. In book: XIX Congress and general assembly of the International union of crystallography, Geneva, Switzerland, August 6−15, 2002. V. l.P. 156.

5. Закуткин Ю. А. Сравнительный анализ топологии кристаллических решеток безводных неорганических солей, содержащих оксоанионы Т04 (T=Si, Ge, Р, As) В кн. «III Национальная кристаллохимическая конференция», Черноголовка, 19−23 мая 2003 г. Тез. докл., С. 48.

6. Закуткин Ю. А., Блатов В. А. Сравнительный анализ топологии кристаллических решеток молибдатов и бинарных соединений. // Журн. структ. химии. 2001. Т. 43. № 3. С. 524−535.

7. Закуткин Ю. А., Блатов В. А. Сравнительный анализ топологии кристаллических решеток карбонатов и бинарных соединений. // Ж. неорг. химии. 2002. Т. 47. № 7. С. 1102−1111. т 8.

Закуткин Ю.А., Блатов В. А. Топологический анализ кристаллических решеток безводных нитратов. // Ж. неорг. химии. 2002. Т. 47. № 9. С. 14 901 496.

9. Blatov V.A., Zakutkin Yu.A. Comparative topological analysis of simple anhydrous borates, carbonates and nitrates. // Z. Kristallogr. 2002. V. 217. N 9. P. 464−473.

10. Ilyushin G.D., Blatov V.A., Zakutkin Yu.A. Crystal chemistry of orthosilicates and their analogs: the classification by topological types of suprapolyhedral structural units. // Acta Cryst. 2002. V. B58. N 6. P.948−964.

11. Ilyushin G.D., Blatov V.A., Zakutkin Yu.A. Orthotetrahedral crystal structures My (T04)z (T=Si, Ge, P, As, S, Se, CI, Br, I): geometrical-topological analysis, quasi-binary representation, and comparison with the AyXz compounds by the method of coordination sequences. // Z. Kristallogr. 2004. V. 219. N 8. P. 468 478.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Н.А., Борисов С. В. Развитее методов геометрического анализа структур неорганических соединений. // Журн. структ. химии. 1992. т.ЗЗ. № 2. С.145−165.
  2. С.В. Сравнительная кристаллохимия фторидов тяжелых металлов и сложных оксидов ниобатов и танталатов с позиций новой концепции кристаллического состояния. // Журн. структ. химии. 1996. Т. 37. № 5. С. 907−915.
  3. С.В. О кристаллическом состоянии. // Журн. структ. химии. 1992. Т. 33. № 6. С. 123−130.
  4. Ferey G. Building Units Design and Scale Chemistry. // J. Solid State Chem. 2000. V. 152. P. 37−48.
  5. Thompson J.B. Biopyriboles and polysomatic series. // Am. Mineral. 1978. V. 63. P. 239−249.
  6. Ilyushin G.D. Blatov V.A. Crystal Chemistry of Zirconosilicates and Their Analogs: Topological Classification of MTframeworks and Suprapolyhedral Invariants. // Acta Cryst. 2002. V. B58. P. 198−218.
  7. Wells A.F. Three-Dimensional Nets and Polyhedra. New York: Interscience, 1977.
  8. Wells A.F. Structural Inorganic Chemistry. Oxford: Clarendon Press, 1986.
  9. O’Keeffe M., Hyde B.G. An alternative approach to non-molecular crystal structures with emphasis on the arrangements of cations. // Structure and Bonding. 1985. V. 61. P. 77−144. Berlin: Springer Verlag.
  10. Blatov V.A. Search for Isotipism in Crystal Structures by Means of the Graph Theory. // Acta Cryst. 2000. V. A56. P. 178−188.
  11. Vegas A., Jansen M. Structural relationship between cations and alloys- an equivalence between oxidation and pressure. // Acta Cryst. 2002. V. B58. P. 38−51.
  12. Нараи-Сабо И. Неорганическая кристаллохимия. Будапешт: Изд-во Академии наук Венгрии. 1969. 504 с.
  13. Inorganic Crystal Structure Database. Gmelin-Institut fur Anorganische Chemie & FIZ Karlsruhe. 2001.
  14. Effenberger H., Pertlik F. Verfeinerung der Kristallstrukturen der isotypen Verbindungen M3(B03)2 mit M=Mg, Co und Ni. // Z. Kristallogr. 1984. V. 166. P. 129−140.
  15. Grice J.D., Burns P.C., Hawthorne F.C. Borate minerals. II. A hierarchy of structures based upon the borate fundamental building block. // Can. Mineral. 1990. V. 37. P. 731−762.
  16. Feldmann C., Jansen M. Strukturverwandtschaften zwischen cis-Natriumhyponitrit und den Alkalimetallcarbonaten М2СОз (M=Na, K, Rb, Cs) dargestellt durch Gruppe-Untergruppe Beziehungen. // Z. Kristallogr. 2000. V. 215. P. 343−345.
  17. Jarosch D., Heger G. Neutron diffraction inverstigation of strontianite, SrCC>3. // Bull. Mineral. 1988. V. 111. P. 139−142.
  18. Worlton T.G., Decker D.L., Jorgensen J.D., Kleb R. Structure of high-pressure KN03 IV 299 PRE 3.6 kbar RVP. // Physica. 1986 V. 136. P. 503−506.
  19. Wolf G., Konigsberger E., Schmidt H.G., Konigsberger L.C., Gamsjager H. Thermodynamic aspects of the vaterite-calcite phase transition. // J. Therm. Anal. Calor. 2000 V. 60. P. 463−472.
  20. Бородин B. JL, Лютин В. И., Илюхин B.B., Белов В. Н. Изоморфный ряд кальцит отавит. // Докл. АН СССР. 1979. Т.245. № 5. С. 1099−1101.
  21. Howthorne F.C. Structural hierarchy in у, МхшТуф2 minerals. // Can. Mineral. 1986. V. 24. P. 625−642.
  22. A.B. Опыт систематики карбонатов Y и REE. // Вестник МГТУ. 2000. Т. 3. № 2. С. 245−252.
  23. Jansen М. Zur Natur von Trmatriumorthonitrat. // Z. Anorg. Allg. Chem. 1982. V. 491. P. 175−183.24.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!