المعرفة

بيروفسكيت

هذا المقال هو عن المعدن. إذا كنت تريد مركبات اصطناعية، انظر بيروفسكيت (بنية).

پيروڤسكيت أو بيروفسكيت إنگليزية: Perovskite (تُلفظ: /pəˈrɒvskaɪt/) هو معدن أكسيد الكالسيوم التيتانيوم المكون من تيتانات الكالسيوم (الصيغة الكيميائية CaTiO
3). يُطبق أيضاً اسمه على فئة المركبات التي تحتوي على نفس نوع البنية البلورية كـ CaTiO
3 (XIIA2+VIB4+X2−3)، المعروفة باسم بنية بيروفكسيت.[6] يمكن تضمين العديد من الشوارد المختلفة في هذا الهيكل، مما يسمح بتطوير مواد هندسية متنوعة.[7]

پيروڤسكيت
Perovskite-155026.jpg
مصفوفة بلورات بيروفسكيت
الحجم: 2.3 cm × 2.1 cm × 2.0 cm (0.9 in × 0.8 in × 0.8 in)
العامة
التصنيفمعادن الأكاسيد
الصيغة
(repeating unit)		CaTiO
3
تصنيف سترونز4.CC.30
النظام البلوريمعيني قائم
Crystal classثنائي مخروطي (mmm)
H-M symbol: (2/m 2/m 2/m)
Space groupPbnm
التعرف
كتلة الصيغة135.96 g/mol
Colorأسود، بني محمر، أصفر شاحب، برتقالي مصفر
Crystal habitأشباه الكريستالات العشوائية - تظهر البلورات مخططاً مكعباً
Twinningتوائم اختراق معقدة
Cleavage[100] good, [010] good, [001] good
Fractureقوقعي
Mohs scale hardness5.0–5.5
Lusterآدمانتي إلى معدني؛ قد تكون تقيلة
Streakرمادي أبيض
Diaphaneityشفافة إلى معتم
الجاذبية النوعية3.98–4.26
الصفات البصريةثنائي المحور (+)
Refractive indexnα = 2.3, nβ = 2.34, nγ = 2.38
سمات أخرىغير مشعة، غير مغناطيسية
References[1][2][3][4]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تاريخ

اكتُشف معدن الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) في جبال الأورال في روسيا بواسطة گوستاف روز في عام 1839 وسـُمـيَ على اسم عالم المعادن الروسي ليڤ پيروڤسكي (1792-1856). [2]وقد وصف بنية بلورة الپيروڤسكيت المميزة لأول مرة فيكتور جولدشميت في عام 1926 في بحثه عن عوامل الاحتمال. [8] تم نشر البنية البلورية في وقت لاحق في عام 1945 من بيانات حيود الأشعة السينية على تيتانات الباريوم بواسطة هيلين ديك ميجو.[9]


التواجد

يتواجد الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) في الدثار الأرضي، ويقتصر وجوده في جبال خبيني على الصخور الفوق مافية ذات النقص في السيليكا والفويودوليت، نظراً لعدم الاستقرار في التشكيل الترتيبي مع الفلسبار. يتواجد بيروفسكيت على شكل بلورات صغيرة، غير منتظمة الشكل إلى شبه منتظمة الشكل، تملأ الفجوات بين السيليكات التي تشكل الصخور.[10]

يتواجد بيروفسكيت في السكارنات الكربوناتية التلامسية في مغارة المغناطيس في ولاية أركنسا، وفي كتل متحولة من الحجر الجيري المقذوفة من جبل فيزوفيوس، وفي الشيست الكلوريتي والتلك في جبال الأورال وسويسرا،[11] وكمعدن مرافق في الصخور البركانية القلوية والمافية، والساينيت النفليني، والميليليتيت، والكمبرلايت والكربوناتات النادرة. بيروفسكيت هو معدن شائع في الشواهد الغنية بالكالسيوم والألومنيوم الموجودة في بعض النيازك الكوندريتية.[3]

استقرار بيروفسكيت في الصخور النارية محدود بسبب تفاعله مع السفين. في الصخور البركانية، لا يتم العثور على بيروفسكيت والسفين معاً، باستثناء نوع واحد فقط وهو إتينديت من الكاميرون.[12]

عُثر على نوع نادر يحتوي على عناصر أرضية نادرة ويسمى نوبيت، ويتمثل صيغته الكيميائية في (Ca,Ce,Na)(Ti,Fe)O
3 في الصخور البركانية القلوية في شبه جزيرة كولا وبالقرب من ألنو في السويد. ويوجد نوع يحتوي على النيوبيوم ويسمى ديسانالايت في الكربوناتيت القربية من شيلينغن، كايزرستول، ألمانيا.[11][13]

في النجوم القزمية البنية

في النجوم والقزمية البنية، تشكل حبيبات بيروفسكيت مسؤولة عن استنفاد أكسيد التيتانيوم الثنائي في الفوتوسفير. النجوم ذات درجة حرارة منخفضة لديها شرائط غالبة من TiO في طيفها؛ وكلما انخفضت درجة الحرارة للنجوم والقزمات البنية ذات الكتلة أقل، يتشكل CaTiO3 وعند درجات حرارة أقل من 2000 كلڤن ولا يمكن اكتشاف TiO. يُستخدم وجود TiO لتحديد الانتقال بين النجوم القزمية M والقزمات الباردة L.[14][15]

الخصائص الفيزيائية

 
هيكل بلورة بيروفسكيت CaTiO3؛ اللون الأحمر= الأكسجين، اللون الرمادي= التيتانيوم، اللون الأزرق= الكالسيوم

يتبلور الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) والذي يحمل نفس الاسم CaTiO
3 في الزمرة الفراغية Pbnm (رقم 62) بثوابت الشبكة البلورية: a = 5.39 Å, b = 5.45 Å and c = 7.65 Å.[16]

للپيروڤسكيت (بيروفسكيت) تركيبة تقريباً مكعبة بالصيغة العامة ABO 3. في هذا التركيب، يكون أيون الموقع A في وسط الشبكة عادةً عنصراً قلوياً ترابطياً أو عنصراً من عناصر الأرض النادرة. بينما تكون أيونات الموقع B، على زوايا الشبكة، عناصر الفلزات الانتقالية من الفئات 3d، 4d و5d. تكون الكاتيونات (الشوارد الهابطة) في الموقع A في تنسيق 12-جهاز مع الأنيونات، بينما الكاتيونات في الموقع B تكون في تنسيق 6-جهاز. عدد كبير من العناصر المعدنية مستقرة في هيكل الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) إذا كان معامل التسامح جولدشميت t في نطاق 0.75 إلى 1.0.[17]

 

حيث RA، RB وRO هي قطر الأيونات في عناصر الموقع A وB والأكسجين على التوالي. يمكن توصيف استقرار الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) بواسطة عوامل التسامح والأوكتاهيدرالية. عند عدم استيفاء الشروط، يفضل هندسة طبقات الأوكتاهيدرا المشتركة للحواف أو المشتركة للوجوه أو تنسيقات أقل لموقع B. هذه حدود هيكلية جيدة، ولكنها ليست تنبؤاً تجريدياً.[18]

للپيروڤسكيت (بيروفسكيت) لمعان شبه فلزي إلى فلزي، وخدوش عديمة اللون، وهيكل مشابه للمكعب بالإضافة إلى انفصال غير مثالي ومتانة هشة. تشمل الألوان الأسود والبني والرمادي والبرتقالي والأصفر. قد تبدو بلورات البيروفسكيت وكأنها تحمل شكل بلوري مكعب، ولكن في الواقع يتبلور في [[نظام بلوري معيني قائم]، وهذا هو الحال لـ CaTiO 3 (فالتيتانات السترونشيوم، حيث يتواجد أيون السترونشيوم الأكبر في الموقع A، هو مكعب). تم اعتبار بلورات الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) غالباً عن طريق الخطأ على أنها جالينا؛ ومع ذلك، تتمتع جالينا بلمعان فلزي أفضل وكثافة أعلى وانفصال مثالي وتماثل مكعب حقيقي.[19]

مشتقات بيروفسكيت

بيروفسكيت مضاعف

للپيروڤسكيت (بيروفسكيت) المضاعف الصيغة A′A″B′B″O 6 ويستبدل نصف مواقع B بواسطة B'، حيث A تكون عناصر فلزية قلوية أو أرضية نادرة وB تكون عناصر فلزية انتقالية. تختلف ترتيبات الكاتيونات بناءً على الشحنة وهندسة التنسيق ونسبة شعيرات الكاتيون A والكاتيون B. يؤدي الكاتيون B والكاتيون B' إلى ترتيبات مختلفة. تشمل هذه الترتيبات هياكل الملح الصخري والأعمدة والطبقات.[20]هيكل الملح الصخري هو لوحة شطرنجية ثلاثية الأبعاد بالتناوب بين البوليدر B وB'. يعتبر هذا الهيكل الأكثر شيوعاً من وجهة نظر كهروستاتيكية، حيث تكون لدى مواقع B حالات تكافؤ مختلفة. يمكن رؤية الترتيب الأعمد من خلال ورقات من البوليدرات الكاتيونية B من اتجاه [111]. تظهر الهياكل الطبقية كورقات من البوليدرات B' وB.

بيروفسكيت ذو الأبعاد المنخفضة

يتكون الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) ثلاثي الأبعاد عند وجود كاتيون أصغر في موقع A بحيث يمكن مشاركة أكتوحدات BX6 في الأطراف. يتكون الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) ثنائية الأبعاد عندما يكون كاتيون الموقع A أكبر حجماً، لذا يتم تكوين ألواح أكتوحدات. في الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) أحادي الأبعاد، يتم تكوين سلسلة من ثماني الأوجه[21]ينما في الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) بدون أبعاد، تفصل سلسلة من ثماني الأوجه فردية عن بعضها البعض. تؤدي كلا الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) ذوالأبعاد الواحدة والبدون أبعاد إلى احتجاز الكم[22] ويتم دراستها كمواد لخلايا الپيروڤسكيت (بيروفسكيت) الشمسية الخالية من الرصاص.[23]

انظر أيضاً

المراجع

  1. ^ "Prehnit (Prehnite)". Mineralienatlas.de.
  2. ^ أ ب "Perovskite". Webmineral.
  3. ^ أ ب Anthony, John W.; Bideaux, Richard A.; Bladh, Kenneth W.; Nichols, Monte C. (eds.). "Perovskite" (PDF). Handbook of Mineralogy. Chantilly, VA: Mineralogical Society of America.
  4. ^ Inoue, Naoki; Zou, Yanhui (2006). "Physical properties of perovskite-type lithium ionic conductor" (PDF). In Sakuma, Takashi; Takahashi, Haruyuki (eds.). Physics of Solid State Ionics. pp. 247–269. ISBN 978-81-308-0070-7.
  5. ^ Warr, L.N. (2021). "IMA–CNMNC approved mineral symbols". Mineralogical Magazine. 85 (3): 291–320. Bibcode:2021MinM...85..291W. doi:10.1180/mgm.2021.43. S2CID 235729616.
  6. ^ Wenk, Hans-Rudolf; Bulakh, Andrei (2004). Minerals: Their Constitution and Origin. New York: Cambridge University Press. p. 413. ISBN 978-0-521-52958-7.
  7. ^ Szuromi, Phillip; Grocholski, Brent (2017). "Natural and engineered perovskites". Science. 358 (6364): 732–733. Bibcode:2017Sci...358..732S. doi:10.1126/science.358.6364.732. PMID 29123058.
  8. ^ Golschmidt, V. M. (1926). "Die Gesetze der Krystallochemie". Die Naturwissenschaften. 14 (21): 477–485. Bibcode:1926NW.....14..477G. doi:10.1007/BF01507527. S2CID 33792511.
  9. ^ Megaw, Helen (1945). "Crystal Structure of Barium Titanate". Nature. 155 (3938): 484–485. Bibcode:1945Natur.155..484.. doi:10.1038/155484b0. S2CID 4096136.
  10. ^ Chakhmouradian, Anton R.; Mitchell, Roger H. (1998). "Compositional variation of perovskite-group minerals from the Khibina Complex, Kola Peninsula, Russia" (PDF). The Canadian Mineralogist. 36: 953–969.
  11. ^ أ ب Palache, Charles, Harry Berman and Clifford Frondel, 1944, Dana's System of Mineralogy Vol. 1, Wiley, 7th ed. p. 733
  12. ^ Veksler, I. V.; Teptelev, M. P. (1990). "Conditions for crystallization and concentration of perovskite-type minerals in alkaline magmas". Lithos. 26 (1): 177–189. Bibcode:1990Litho..26..177V. doi:10.1016/0024-4937(90)90047-5.
  13. ^ Deer, William Alexander; Howie, Robert Andrew; Zussman, J. (1992). An introduction to the rock-forming minerals. Longman Scientific Technical. ISBN 978-0-582-30094-1.
  14. ^ Allard, France; Hauschildt, Peter H.; Alexander, David R.; Tamanai, Akemi; Schweitzer, Andreas (July 2001). "The Limiting Effects of Dust in Brown Dwarf Model Atmospheres". Astrophysical Journal (in الإنجليزية). 556 (1): 357–372. arXiv:astro-ph/0104256. Bibcode:2001ApJ...556..357A. doi:10.1086/321547. ISSN 0004-637X. S2CID 14944231.
  15. ^ Kirkpatrick, J. Davy; Allard, France; Bida, Tom; Zuckerman, Ben; Becklin, E. E.; Chabrier, Gilles; Baraffe, Isabelle (July 1999). "An Improved Optical Spectrum and New Model FITS of the Likely Brown Dwarf GD 165B". Astrophysical Journal (in الإنجليزية). 519 (2): 834–843. Bibcode:1999ApJ...519..834K. doi:10.1086/307380. ISSN 0004-637X.
  16. ^ Buttner, R. H.; Maslen, E. N. (1992-10-01). "Electron difference density and structural parameters in CaTiO3". Acta Crystallographica Section B: Structural Science (in الإنجليزية). 48 (5): 644–649. doi:10.1107/S0108768192004592. ISSN 0108-7681.
  17. ^ Peña, M. A.; Fierro, J. L. (2001). "Chemical structures and performance of perovskite oxides" (PDF). Chemical Reviews. 101 (7): 1981–2017. doi:10.1021/cr980129f. PMID 11710238.[dead link]
  18. ^ Filip, Marina; Giustino, Feliciano (2018). "The Geometric Blueprint of Perovskites". Proceedings of the National Academy of Sciences. 115 (21): 5397–5402. arXiv:1805.08250. Bibcode:2018PNAS..115.5397F. doi:10.1073/pnas.1719179115. PMC 6003477. PMID 29735683.
  19. ^ Luxová, Jana; Šulcová, Petra; Trojan, M. (2008). "Study of Perovskite" (PDF). Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 93 (3): 823–827. doi:10.1007/s10973-008-9329-z. S2CID 97682597.
  20. ^ Saha-Dasgupta, Tanusri (2001). "Double perovskites with 3d and 4d/5d transition metals: compounds with promises". Materials Research Express. 101 (7): 1981–2017. doi:10.1088/2053-1591/ab6293. S2CID 214470882.
  21. ^ Trifiletti, Vanira (2021). "Quasi-Zero dimensional Halide Perovskite Derivatives: Synthesis, Status, and Opportunity". Frontiers in Electronics. 2. doi:10.3389/felec.2021.758603.
  22. ^ Zhang, Zhipeng (2021). "Metal Halide Perovskite/2D Material Heterostructures: Syntheses and Applications". Materials Research Express. 5 (4): e2000937. doi:10.1002/smtd.202000937. PMID 34927847. S2CID 234172920.
  23. ^ Gao, Yuting (2021). "Lead-free halide perovskites: a review of the structure–property relationship and applications in light emitting devices and radiation detectors". Journal of Materials Chemistry A. 9 (20): 11931–11943. doi:10.1039/d1ta01737c. S2CID 236391984.

وصلات خارجية

تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=بيروفسكيت&oldid=2934000"