Кристалічна структура монойодидів InJ та TlJ і твердих розчинів InxTl1-xJ

Кристалічна структура моно йодидів InJ i TlJ характерна своєю шаруватістю. Монойодид індію має специфічний темно-червоний колір і завдяки своїй шаруватості добре сколюється. Ця сполука кристалізується в орторомбічній гратці просторової групи (Cmcm), z=4. Кристали InJ існують в єдиній ізоморфній модифікації. Головні елементи структури – катіон індію та аніон йоду (рис. 1.1). Міжатомні інтервали: d _In-J(1) = 0.323 нм, d _In-J(2) = 0.346 нм, d _In-In = 0.358 нм, d _J-J = 0.444 нм [1].

Рис. 1.1 Будова кристалічної гратки орторомбічної модифікації InJ i TlJ. (Більші кульки – аніони, менші – катіони).

Для InJ різні автори подають дещо різну температуру плавлення: 351^o C і 365⁰ C [1]. Головні структурні дані кристала InJ наведені в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Основні структурні дані кристала InJ.

Сингонія Кристалічний клас Просторова група Параметри крист. гратки, нм   Об’єм елем. комірки, нм3 Кількість формул. одиниць К-сть атомів в елем. комірці Густина, г/cм3

Орторомбічна D2h = mcm = Cmcm a=0.472; b=1.268; c=0.493 a=0.475; b=1.276; c=0.491 0.295 5.35

Mонойодид талію кристалізується у трьох модифікаціях. Низько­температурний - TlJ описується просторовою групою (Cmcm).

Ця модифікація має специфічний жовтий колір. За даними, гратка -TlJ має чотири формульні одиниці в елементарній комірці (z=4) і рентгенографічну густину 7.078 г/см³ при 300 К. Згідно з [3], експериментально виміряна густина -TlJ – 7.29 г/см³, температура плавлення 440^oС, а температура кипіння – 824^оС. Структура -TlJ складається з псевдотетрагональних шарів.

Оскільки постійні гратки а, b, c суттєво відрізняються, то це зумовлює анізотропію фізичних властивостей - TlJ у шарах і перпендикулярно до них.

Кристалографічні осі a, c розташовані в площині шару, а вісь b перпендикулярна до шарів (рис. 1.2). Елементарна комірка містить чотири формульні одиниці.

Найкоротша відстань d _Tl-J є поміж двома шарами. Модифікація - TlJ стійка аж до температури 168°C.Згідно з, параметри орторомбічних граток InJ i TlJ подані в табл. 1.2.

Просторова група - TlJ: - Pm3m і z = 1.Параметри гратки при 300 К: a = 0.418 нм, d _Tl-J = 0.362 нм [9].

Вище 168^oC ця модифікація залишається стійкою. Температура плавлення - TlJ – 442.5^oC. Ренггенографічна густина - 7.45 г/см³ [3].

Рис. 1.2 Елементарна та примітивна комірки кристалів In_xTl_1-xJ (чорні кульки-атоми In (Tl), білі-J).

Таблиця 1.2

Параметри гратки, координати атомів у примітивній комірці і відстані між атомами в кристалах InJ i TlJ.

	TlJ	InJ
a,	4.57	4.75
b,	12.92	12.76
c,	5.24	4.91
A	0; 039; 0.25	0; 0.40; 0.25
B	0; 0.13; 0.25	0; 0.14; 0.25
C	0; 0.13; 0.25	0; 0.14; 0.25
D	0; 0.39; 0.25	0; 0.40; 0.25
0 – 1,	3.36	3.23
0 – 2,	3.48	3.46
0 – D,	3.83	3.58
B – C,	4.32	4.34

Поліморфне перетворення - TlJ® - TlJ відбувається при 175^OC. При кімнатній структурі стійкою є ромбічна модифікація.

Третя модифікація характеризується просторовою групою О_h⁵.

Об’єктом наших досліджень були тверді розчини In_xTl_1-xJ синтезовані на базі компонентів InJ i TlJ. Як виявили дослідження, структура твердих розчинів In_xTl_1-xJ у широкому діапазоні зміни вмісту компонентів відповідає просторовій групі , причому параметри гратки закономірно залежать від х (табл. 1.3).

Таблиця1.3

Параметри елементарних комірок In_xTl_1-xJ [13]

Кристал	a,	b,	c,	V, 3
InJ In0.95Tl0.05J In0.7Tl0.3J In0.5Tl0.5J In0.4Tl0.6J In0.3Tl0.7J In0.2Tl0.8J TlJ	4.729 4.720 4.698 4.658 4.631 4.618 4.605 4.559	12.688 12.719 12.776 12.817 12.852 12.864 12.871 12.922	4.930 4.939 4.978 5.050 5.084 5.128 5.132 5.229	295.367 296.510 298.776 301.494 302.587 304.414 305.199 308.048