Везде

RAS Chemistry & Material ScienceНеорганические материалы Inorganic Materials

  • ISSN (Print) 0002-337X
  • ISSN (Online) 3034-5588

ЭМПИРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ИОННЫХ РАДИУСОВ, СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ДЛЯ 24 КАТИОНОВ И АНИОНА F В ТУГОПЛАВКИХ ФТОРИДАХ MF

You can
PII
S30345588S0002337X25010051-1
DOI
10.7868/S3034558825010051
Publication type
Article
Status
Published
Authors
B.P. Sobolev
  • Affiliation: Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”
Е.А. Сульянова
  • Affiliation: Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”
Volume/ Edition
Volume 61 / Issue number 1-2
Pages
46-63
Abstract
Эмпирическая система ионных радиусов (ЭСИР) специализирована для 24 катионов элементов I-III групп (M = Li, Na, K; M = Ca, Sr, Ba, Cd; R = Sc, Y, La) и периода 6 (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), а также F в тугоплавких MF. Эти фториды и фазы в системах MF-RF - основа фторидного материаловедения. Расширенная СИР включает ЭСИР для Y, La, 14 Ln и F в RF (R - редкоземельные элементы). Радиусы катионов (r) и F (r) обеих СИР получены из единого источника MF. ЭСИР для R рассчитана с точностью ±0.0017 Å из кратчайших расстояний (F-F) и (R-F) в 18 RF двух модификаций. Из (F-F)для HoF-LuF r = 1.253(2) Å одинаков для обеих ЭСИР. Радиусы r и r не зависят от типа структуры и не требуют поправок. Расширенная ЭСИР применима к 325 системам 6 типов: MF-M'F, MF-M'F, MF-(R,Ln)F, MF-M'F, MF-(R,Ln)F, (R,Ln)F-(R,Ln)'F и образующимся в них фазам.
Keywords
Date of publication
01.01.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
8

References

  1. 1. Sobolev B.P., Sulyanova E.A. Lanthanide contraction in LnF (Ln = Ce-Lu) and its chemical and structural consequences: part 1: location of YF in the LnF series according to its chemical and structural characteristics // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. P. 17013. https://doi.org/10.3390/ijms242317013
  2. 2. Sobolev B.P., Sulyanova E.A. Lanthanide contraction in LnF (Ln = Ce-Lu) and its chemical and structural consequences: part 2: specialized empirical system of R (R = Y, La, and 14 Ln) and F ionic radii for RF series // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. P. 17080. https://doi.org/10.3390/ijms242317080
  3. 3. Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommendations 2005. The Royal Society of Chemistry: UK. 2005. 366 p. https://old.iupac.org/publications/books/author/connelly.html
  4. 4. Lande A. Uber die Grosse der Atome // Z. Phys. 1920. V. 1. № 3. P. 191-197.
  5. 5. Goldschmidt V.M., Barth T., Lunde G., Zachariasen W. Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente. Part VII. Die Gesetze der Chrysatllochemie; Jacob Dybwad: Oslo. 1926. V. 7. P. 1-117.
  6. 6. Pauling L. The sizes of ions and the structure of ionic crystals // J. Am. Chem. Soc. 1927. V. 49. № 3. P. 765-790. https://doi.org/10.1021/ja01402a019
  7. 7. Zachariasen W.H. A set of empirical crystal radii for ions with inert gas configuration // Z. Kristallogr. 1931. V. 80. № 10. P. 137-153. https://doi.org/10.1524/zkri.1931.80.1.137
  8. 8. Kordes E. Ionenradien und Periodisches System. II. Mitteilung. Berechnung der Ionenradien mit Hilfe Atomphysikalischer Größen // Z. Phys. Chem. В. 1941. V. 48. № 1. P. 91-107. https://doi.org/10.1515/zpch-1941-4811.
  9. 9. Arhens L.H. The use of ionization potentials. Part 1. Ionic radii of the elements // Geochem. Cosmochem. Acta. 1952. V. 2. № 3. P. 155-169. https://doi.org/10.1016/0016-7037 (52)90004-5
  10. 10. Shannon R.D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides // Acta Crystallogr., Sect. A. 1976. V. 32. № 5. P. 751-767. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551
  11. 11. Shannon R.D., Prewitt C.T. Effective ionic radii in oxides and fluorides // Acta Crystallogr., Sect. B. 1969. V. 25. № 5. P. 925-946. https://doi.org/10.1107/S0567740869003220
  12. 12. Batsanov S.S., Batsanov A.S. Introduction to structural chemistry. N.Y.: Springer, 2012. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4771-5
  13. 13. Бандуркин Г.А., Джуринский Б.Ф., Тананаев И.В. Особенности кристаллохимии соединений редкоземельных элементов. М.: Наука, 1984. 230 с.
  14. 14. Sobolev B.P. High-temperature chemistry of Y, La and lanthanide trifluorides in RF-RʹF systems. Part 2. Phase diagrams of the studied systems // J. Solid State Chem. 2021. V. 298. P. 122078. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122078
  15. 15. Sobolev B.P. The rare earth trifluorides. Part 1. The high temperature chemistry of the rare earth trifluorides. Barcelona: Inst. d’Estudis Catalans, 2000.
  16. 16. Sobolev B.P. The rare earth trifluorides. Part 2. Introduction to material science of multicomponent fluoride crystals. Barcelona: Inst. d’Estudis Catalans, 2001.
  17. 17. Kaminskii A.A. Laser crystals, their physics and properties. 2nd ed. Berlin: Springer, 1991. 457 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-70749-3
  18. 18. Каминский А.А., Антипенко Б.М. Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров. М.: Наука, 1989. 270 с.
  19. 19. Barton C.J., Redman J.D., Strehlow R.A. Phase equilibria in the systems NaF-PuF and NaF-CeF // J. Inorg. Nucl. Chem. 1961. V. 20. № 1. P. 45-52. https://doi.org/10.1016/0022-1902 (61)80456-9
  20. 20. Thoma R.E., Herbert G.M., Insley H. et al. Phase equilibria in the system sodium fluoride - yttrium fluoride // Inorg. Chem. 1963. V. 2. № 5. P. 1005-1012. https://doi.org/10.1021/ic50009a030
  21. 21. Barton C.J., Gilpatrick L.O., Brunton G.D. et al. Phase relations in the system KF - CeF // J. Inorg. Nucl. Chem. 1971. V. 33. № 2. P. 53-58. https://doi.org/10.1016/0022-1902 (71)80372 X
  22. 22. Thoma R.E. Binary systems of the lanthanide trifluorides with the alkali fluorides // Rev. Chim. Miner. 1973. V. 10. № 1-2. P. 363-382.
  23. 23. Barton C.J., Gilpatrick L.O., Insley H. Phase equilibria in the systems BeF -CeF, LiF-CeF and LiF-BeF-CeF // J. Inorg. Nucl. Chem. 1974. V. 36. № 6. P. 1271-1275. https://doi.org/10.1016/00221902 (74)80063-1
  24. 24. Barton C.J., Friedman H.A., Grimes W.R. et al. Phase equilibria in the alkali fluoride - uranium tetrafluoride fused salt systems: 1. The systems LiF-UF and NaF-UF // J. Am. Ceram. Soc. 1958. V. 41. № 2. P. 63-69. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1958.tb13520.x
  25. 25. Thoma R.E., Insley H., Brunton G.D. Condensed equilibria in the uranium (III) - uranium (IV) fluoride system // J. Inorg. Nucl. Chem. 1974. V. 36. № 5. P. 1095-1098. https://doi.org/10.1016/0022-1902 (74)80219-8
  26. 26. Соболев Б.П. Нестехиометрия в неорганических фторидах: I. Нестехиометрия в системах MF-RF ( < ≤ 4) // Кристаллография. 2012. Т. 57. № 3. С. 490-511.
  27. 27. Tantardini C., Oganov A.R. Thermochemical electronegativities of the elements // Nat. Commun. 2021. V. 12. P. 2087. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22429-0
  28. 28. Каминский А.А. Лазерные кристаллы. М.: Наука, 1975. 250 с.
  29. 29. Соболев Б.П. Нестехиометрия в неорганических фторидах: IV: Начальная стадия анионной нестехиометрии в RF (R = Y, La, Ln) // Кристаллография. 2021. Т. 66. № 3. С. 369-380. https://doi.org/10.31857/S0023476121030243
  30. 30. Sobolev B.P. High-temperature chemistry of Y, La and lanthanide trifluorides in RF-RʹF systems. Part 1. Chemical classification of systems // J. Solid State Chem. 2021. V. 298. P. 122079. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122079
  31. 31. Sobolev B.P. High-temperature chemistry of Y, La and lanthanide trifluorides in RF-RʹF systems. Part 3. Phase composition of studied systems // J. Solid State Chem. 2021. V. 298. P. 122080. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122080
  32. 32. Соболев Б.П., Сидоров В.С., Федоров П.П. и др. Стабилизация структуры типа ромбического b-YF в системах GdF-LnF // Кристаллография. 1977. Т. 22. № 5. С. 1009-1014.
  33. 33. Templeton D.H., Dauben C.H. Lattice parameters of some rare earth compounds and a set of crystal radii // J. Am. Chem. Soc. 1954. V. 76. № 20. P. 5237- 5239. https://doi.org/10.1021/ja01649a087
  34. 34. Greis O., Petzel T. Ein Beitrag zur Strukturchemie der Seltenerd-Trifluoride // Z. Anorg. Allg. Chem. 1974. V. 403. № 1. P. 1-22. https://doi.org/10.1002/zaac.19744030102
  35. 35. Каминский А.А. Лазерные кристаллы. М.: Наука, 1975. 250 с.
  36. 36. Каминский A.A., Осико В.В. Неорганические лазерные материалы с ионной структурой // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1967. Т. 3. № 3. C. 441-443.
  37. 37. Воронько Ю.К., Oсико В.В., Щербаков И.А. Исследование взаимодействия ионов Nd в кристаллах CaF, SrF и BaF (тип I) // ЖЭТФ. 1969. Т. 55. № 5. С. 1598-1604.
  38. 38. Kaminskii A.A., Li L. Spectroscopic investigations of stimulated emission from a laser based on SrF-Nd crystals (type I) // J. Appl. Spectrosc. 1970. V. 12. P. 29-34. https://doi.org/10.1007/BF00605752
  39. 39. Kaminskii A.A. Achievements in the field of physics and spectroscopy of activated laser crystals // Phys. Status Solidi A. 1985. V. 87. № 1. P. 11-57. https://doi.org/10.1002/pssa.2210870102
  40. 40. Kaminskii A.A., Agamaljan N.R., Denisenko G.A. et al. Spectroscopy and laser emission of disordered GdF- CaF:Nd trigonal crystals // Phys. Status Solidi A. 1982. V. 70. № 2. P. 397-406. https://doi.org/10.1002/pssa.2210700206
  41. 41. Kaminskii A.A., Kurbanov K., Sarkisov S.E. et al. Stimulated emission of Nd ions in nonstoichiometric CdCeF and CdNdF fluorides with fluorite structure // Phys. Status Solidi A. 1985. V. 90. № 1. P. K55-K60. https://doi.org/10.1002/pssa.2210900156
  42. 42. Bagdasarov Kh. S., Voronko Yu.K., Kaminskii A.A. et al. Modification of the optical properties of CaF- TR crystals by yttrium impurities // Phys. Status Solidi. 1965. V. 12. № 2. P. 905-912. https://doi.org/10.1002/pssb.19650120233
  43. 43. Zachariasen W.H. Crystal chemical studies of the 5f-series of elements. XII. New compounds representing known structure types // Acta Crystallogr. 1949. V. 2. № 6. P. 388-390. https://doi.org/10.1107/S0365110X49001016
  44. 44. Соболев Б.П. Трифториды иттрия, лантана и лантаноидов: внутренняя периодичность фазовых переходов // Кристаллография. 2019. Т. 64. № 5. С. 701-711. https://doi.org/10.1134/S0023476119050199
  45. 45. Соболев Б.П. Трифториды иттрия, лантана и лантаноидов: Лантаноидное сжатие и объем аниона фтора // Кристаллография. 2020. Т. 65. № 2. С. 173-179. https://doi.org/10.31857/S0023476120020228
  46. 46. Гарашина Л.С., Соболев Б.П., Александров В.Б. и др. О кристаллохимии фторидов редкоземельных элементов // Кристаллография. 1980. Т. 25. № 2. С. 294-300.
  47. 47. Recker K., Wallrafen F., Dupre K. Directional solidification of the LiF-LiBaF eutectic // Naturwissenschaften. 1988. V. 75. P. 156-157. https://doi.org/10.1007/BF00405314
  48. 48. Deshpande V.P. Thermal expansion of sodium fluoride and sodium bromide // Acta Crystallogr. 1961. V. 14. P. 794. https://doi.org/10.1107/S0365110X61002357
  49. 49. Broch E., Oftedal I., Pabst A. Neubestimmung der Gitterkonstanten von KF, CsCl und BaF // Z. Phys. Chem., Abt. B. 1929. V. 3. P. 209-214. https://doi.org/10.1515/zpch-1929-0314
  50. 50. Allen R.D. Variations in chemical and physical properties of fluorite // Am. Mineral. 1952. V. 37. P. 910-930. http://www.minsocam.org/ammin/AM37/AM37_ 910.pdf
  51. 51. Loesch R., Hebecker C., Ranft Z. Roentgenographische Untersuchungen an neuen ternaeren Fluoriden vom Typ Tl(III) MF (M = Ga In Sc) sowie an Einkristallen von ScF // Z. Anorg. Allg. Chem. 1982. V. 491. P. 199-202. https://doi.org/10.1002/zaac.19824910125
  52. 52. Forsyth J.B., Wilson C.C., Sabine T.M. A Time-of-flight neutron diffraction study of anharmonic thermal vibrations in SrF, at the spallation neutron source ISIS // Acta Crystallogr., Sect. A. 1989. V. 45. P. 244-247. https://doi.org/10.1107/S0108767388011353
  53. 53. Hund F., Lieck K. Das Quinaere Fluorid NaCaCdYF // Z. Anorg. Allg. Chem. 1952. V. 271. P. 17-28. https://doi.org/10.1002/zaac.19522710105
  54. 54. Swanson A.H., Tatge E. Standard X-ray diffraction powder patterns. National bureau of standards, 1953. Circular 539. P. 1-95. https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/Legacy/circnbscircular539v1.pdf
  55. 55. Степанов А.В., Северов Е.А. Гагаринит - новый редкоземельный минерал // Докл. АН СССР. 1961. Т. 141. № 4. С. 954-957.
  56. 56. Martin N., Boutinaud P., Mahiou R. et al. Preparation of fluorides at 80°C in the NaF-(Y, Yb, Pr)F system // J. Mater. Chem. 1999. V. 9. P. 125-128. https://doi.org/10.1039/A804472D
  57. 57. Heer S., Kompe K., Gudel H.U. et al. Highly efficient multicolour upconversion emission in transparent colloids of lanthanide-doped NaYF nanocrystals // Adv. Mater. 2004. V. 16. P. 2102-2105. https://doi.org/10.1002/adma.200400772
  58. 58. Zeng J. H., Su J., Li Z.H. et al. Synthesis and upconversion luminescence of hexagonal-phase NaYF:Yb, Er phosphors of controlled size and morphology // Adv. Mater. 2005. V. 17. P. 2119-2123. https://doi.org/10.1002/adma.200402046
  59. 59. Oleksa V., Macková H., Engstová H. et al. Poly(N,N dimethylacrylamide)-coated upconverting NaYF:Yb,Er and NaYF:Nd core-shell nanoparticles for fluorescent labeling of carcinoma cells // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 21373. https://doi.org/10.1038/s41598-021-00845y
  60. 60. Zhu X., Zhang J., Liu J. et al. Recent progress of rare-earth doped upconversion nanoparticles: synthesis, optimization, and applications // Adv. Sci. 2019. V. 6. P. 1901358. https://doi.org/10.1002/advs.201901358
  61. 61. Li H., Bai G., Lian Y. et al. Advances in near-infrared-activated lanthanide-doped optical nanomaterials: imaging, sensing, and therapy // Mater. Des. 2023. V. 231. P. 112036. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112036
  62. 62. Chen F., Wang Z-Y., Zhang Y-Y. et al. Synthesis of poly(acrylic acid)-functionalized LaEuF nanocrystals with high photoluminescence for cellular imaging // Acta Phys.-Chim. Sin. 2017. V. 33. P. 1446-1452. http://dx.doi.org/10.3866/PKU.WHXB201704102
  63. 63. Shen J., Sun L-D., Yan C-H. Luminescent rare earth nanomaterials for bioprobe applications // Dalton Trans. 2008. V. 42. P. 5687-5697. https://doi.org/10.1039/B805306E
  64. 64. Li F., Li C., Liu X. et al. Microwave-assisted synthesis and up-down conversion luminescent properties of multicolor hydrophilic LaF:Ln nanocrystals // Dalton Trans. 2013. V. 42. P. 2015-2022. https://doi.org/10.1039/C2DT32295A
  65. 65. Wang F., Zhang Y., Fan X. et al. One-pot synthesis of chitosan/LaF:Eu nanocrystals for bio-applications // Nanotechnology. 2006. V. 17. № 6. P. 1527- 1532. https://doi.org/10.1088/0957-4484/17/5/060
  66. 66. Dmitruk M.V., Kaminskii A.A., Osiko V.V. et al. Stimulated emission of hexagonal LaF-SrF-Nd crystals at room temperature // Phys. Status Solidi B. 1968. V. 25. № 2. P. K75-K78. https://doi.org/10.1002/pssb.19680250236
  67. 67. Glynn T.J., Laulicht I., Lou L. et al. Trapping of optical excitation by two types of acceptors in LaPrNdF // Phys. Rev. B. 1974. V. 29. P. 4852-4858. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.29.4852
  68. 68. Collings B.C., Silversmith A.J. Avalanche up-conversion in LaF:Tm // J. Lumin. 1994. V. 62. P. 271-279. https://doi.org/10.1016/0022-2313 (94)90047-7
  69. 69. Pokhrel M., Gupta S.K., Perez A. et al. Up-and down-convertible LaF:Yb,Er nanocrystals with a broad emission window from 350 nm to 2.8 μm: implications for lighting applications // ACS Appl. Nano Mater. 2021. V. 4. № 12. P. 13562-13572. https://doi.org/10.1021/acsanm.1c03023
  70. 70. Gmelin Handbuch der Anorganischen Chemie. System Nummer 39: Seltenerdelemente. Teil C 3: Sc, Y, La und Lanthanide. Fluoride, Oxidfluoride und zugehörige Alkalidoppelverbindungen. N.-Y.: Springer, 1976.
  71. 71. Greis O., Haschke J.M. Chapter 45 Rare earth fluorides // Handbook on the physics and chemistry of rare earths / Eds. Gscheidner K.A., Eyring L.R. Amsterdam: Elsevier, 1982. V. 5. P. 387-460. https://doi.org/10.1016/S0168-1273 (82)05008-9
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library