The crystal chemistry and properties of natural and synthetic copper vanadates

Abstract

Данная работа посвящена созданию новых минералоподобных соединений на основе эксгаляционных минералов меди и ванадия, а также изучению их магнитных свойств. В результате выполнения работы получено 5 новых оксованадат-хлоридов меди α-Cu4O2(VO4)Cl (Pbcm), β-Cu4O2(VO4)Cl (P2/n), Cu5O2(VO4)2·(KCl)0.5, Cu5O2(VO4)2·(CuCl) и Cu9O2(VO4)4Cl2, где второе соединение - впервые установленная моноклинная полиморфная модификация копарсита. Для двух последних соединений исследованы характеры термического расширения. В совокупности с результатами исследования высокотемпературного поведения фольбортита Cu3V2O7(OH)2⋅2H2O из месторождения Тюя-Муюн, установлена преемственность известных ванадатных фаз в качестве продуктов разложения исходных образцов Cu5O2(VO4)2·(CuCl), Cu9O2(VO4)4Cl2 и Cu3V2O7(OH)2⋅2H2O. Помимо этого, получен новый ванадил-арсенат меди Cu(VO)2(AsO4)2, представляющий уникальный структурный тип с различными типами V-O-V связок [1+4+1]V4+-vОeq-[1+4+1]V4+ и [1+4+1]V4+-tОeq-[1+4+1]V4+. По результатам выполненных магнитных измерений для Cu9O2(VO4)4Cl2 и Cu(VO)2(AsO4)2 установлены спиновые модели, даны оценки параметров конкретной модели, а также детально рассмотрены основные структурные особенности, обуславливающие энергию магнитных взаимодействий.

This work is devoted to the synthesis and the study of magnetic and other properties of new mineral-like compounds based on the exhalative minerals of copper and vanadium. As a result of the work, 5 new copper oxyvanadate-chlorides, α-Cu4O2(VO4)Cl (Pbcm), β-Cu4O2(VO4)Cl (P2/n), Cu5O2(VO4)2·(KCl)0.5, Cu5O2(VO4)2·(CuCl) and Cu9O2(VO4)4Cl2 were obtained, where the second compound is a newly established monoclinic polymorphic modification of the mineral coparsite. The thermal expansion patterns were studied for the last two compounds. Together with the results of the investigation of the high-temperature behavior of volborthite, Cu3V2O7(OH)2⋅2H2O, from the Tyuya-Muyun deposit, the continuity of the known vanadate phases as decomposition products of the initial samples, Cu5O2(VO4)2·(CuCl), Cu9O2(VO4)4Cl2 and Cu3V2O7(OH)2⋅2H2O, has been established. In addition, a new copper vanadyl-arsenate, Cu(VO)2(AsO4)2, was obtained, representing a unique structural type with various types of V-O-V linkages, [1+4+1 ]V4+-vOeq-[1+4+1 ]V4+ and [1+4+1]V4+-tOeq-[1+4+1 ]V4+. Based on the results of the performed magnetic measurements for Cu9O2(VO4)4Cl2 and Cu(VO)2(AsO4)2 spin models are established, estimates of the parameters of a particular model are given, and the main structural features that determine the energy of magnetic interactions are considered in detail.