Будова та фізичні властивості гідрогенфосфатів заліза: K2Fe(HP2O7)(H2PO4)2, LiH3Fe2(P2O7)2 та FeH2P2O7

summary

Structure and Physical Properties of New Iron Hydrogenophosphates:

K2Fe(HP2O7)(H2PO4)2, LiH3Fe2(P2O7)2, and FeH2P2O7

V. Pralong, R. Baies, V. Caignaert, and B. Raveau

Laboratoire de Crystallographie et Sciences des Materiaux, ENSICAEN, Universite de Caen, CNRS, 6 Bd Marechal Juin, F-14050 Caen 4, France

Будова та фізичні властивості гідрогенфосфатів заліза: K₂Fe(HP₂O₇)(H₂PO₄)₂, LiH₃Fe₂(P₂O₇)₂ та FeH₂P₂O₇.

Властивість заліза існувати у двох окисних станах Fe(ІІ) та Fe(ІІІ) дозволило хімічним синтезом отримати три нові сполуки гідрогенфосфатів заліза: LiH₃Fe₂(P₂O₇)₂, та FeH₂P₂O, в яких Fe(ІІ), та K₂Fe(HP₂O₇)(H₂PO₄)₂, де Fe(ІІІ). Синтез сполук проводили у розчині фосфорної кислоти (85% ваги за нормальних умов), іони Li⁺ та К⁺ були у вигляді розчину солей K₂СO₃ та Li₂СO₃. Для синтезу Fe(ІІІ) гідрогенфосфітів залізо було у формі  Fe₂O_3, для синтезу Fe(ІІ) – у металічному стані або FeO. Склад нових синтезованих сполук підтверджували методами спектроскопії енергії дисперсії (EDC), адсорбції атомів та термогравіметричним аналізом. При 300⁰С спостерігали розпад K₂Fe(HP₂O₇)(H₂PO₄)₂, однак при 100⁰С невелике зменшення ваги LiH₃Fe₂(P₂O₇)₂ та FeH₂P₂O₇ свідчило про втрату води через гідроскрпічні властивості сполук, розпад відбувався при 335⁰С. Будова синтезованих сполук була визначена неемперичними (ab initio) методами. Тривимірні будови FeH₂P₂O₇ та LiH₃Fe₂(P₂O₇)₂ дуже схожі: ланцюги октаедрів [FeO₄]_∞ та [LiFe₂O₁₂]_∞ зігзігом з’єднані між собою фосфатними групами. За низьких температур властивості сполук змінюються від парамагнітних до антиферомагнітних. На відміну від попередніх сполук K₂Fe(HP₂O₇)(H₂PO₄)₂ має ланцюгову будову, що складається з октаедрів Fe₂O₃, та у діапазоні температур 4 – 300 К має парамагнітні властивості, однак рух протонів припускає іонну провідність цієї сполуки. Подальші дослідження нових сполук будуть спрямовані на вивчення магнітних властивостей фосфатів LiH₃Fe₂(P₂O₇)₂ та FeH₂P₂O₇ та іонної провідності фосфату K₂Fe(HP₂O₇)(H₂PO₄)₂