Untersuchungen zum Hochtemperatur

Untersuchungen zum Hochtemperaturphasenübergang im Na2SiO3
E.Arroyabe, H.Krüger und V.Kahlenberg,
Institut für Mineralogie und Petrographie, Leopold-Franzens
Universität Innsbruck, Innrain 52, A-6020 Innsbruck
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Die Kristallstruktur des Zweier-Einfachkettensilikates
Na2SiO3 wurde bei RT erstmals 1966 von McDonald &
Cruickshank [1] bestimmt. Nach ihren Untersuchungen
kristallisiert diese Phase in der Raumgruppe Ccm21 mit
a=10.48Å, b=6.07Å, c=4.82Å, V=306.6Å3. Ramanspektroskopische Messungen [2] deuteten auf die Existenz
eines reversiblen Phasenübergangs bei etwa 850K hin. Das
Ziel dieser Arbeit lag in der strukturellen Charakterisierung der HT-Modifikation, da hierzu bislang keinerlei
Angaben vorlagen.
Einkristalle des Na2SiO3 wurden durch langsames
Abkühlen direkt aus der Schmelze gezüchtet. Die Datensammlung für die Strukturanalyse erfolgte an einem Stoe
IPDS-2 bei RT und 924K. Die Ergebnisse der HTMessung bestätigten die Hypothese eines Phasenübergangs. Das Beugungsbild konnte zunächst mit folgender
orthorhombisch C-zentrierten Zelle indiziert werden:
a=10.59Å, b=18.44Å, c=4.90, V=957.8 Å3, d.h. im
Vergleich zur RT-Phase liegt eine dreifache Überstruktur
vor (Auslöschungssymbol: Cc--). Versuche die HTStruktur in einer der möglichen orthorhombischen Raumgruppen zu lösen, führten jedoch zu keinen zufrieden
stellenden Ergebnissen.
Daher wurden im nächsten Schritt mögliche maximale
monokline Untergruppen in Betracht gezogen. Kristallchemisch sinnvolle Lösungen ergaben sich nur in den
Untergruppen Cc11 bzw. P1121, die beide zu in etwa
gleichen Residualwerten führten. Aufgrund der etwas
ausgeglicheneren Bindungsvalenzsummen wird von uns
die Raumgruppe P1121 zur Beschreibung der HT-Phase
favoritisiert. Diese unterscheidet sich von der RT-Form im
Wesentlichen durch leichte Verkippungen der Tetraederwinkel innerhalb der Zweier-Einfachketten.
c
c
a
Pseudohexagonale
Aufstellung
a
b
Na
b
RT-Phase
Ccm21
850K
→
HT-Phase
P1121
[1] W.S. McDonald, D.W.J. Cruickshank, Acta Cryst. 22, 37-43
(1966)
[2] P. Richet, B.O. Mysen, D.Andrault, Phys. Chem. Minerals 23
157–172 (1996).