Détermination de structures ab initio par diffraction X : application à quelques oxydes

par Nathalie Tancret

Thèse de doctorat en Spectrochimie, molécules, solides, réactivité

Sous la direction de Francis Abraham.

Soutenue en 1995

à Lille 1 .

mots clés

• Rayons X -- Diffraction
• Structure cristalline (solides)
• Méthodes ab initio (chimie quantique)
• Oxydes

Résumé

Dans une première partie, la méthode de détermination de la structure cristalline ab initio à partir de données de diffraction X sur poudre et la méthode d'affinement par profil (méthode de Rietveld) sont décrites. L'accent est mis sur les difficultés, les possibilités et les limites de ces méthodes. Dans une seconde partie, l'étude de la structure de différents oxydes est rapportée. Tout d'abord, les structures de Ag2(UO2)2V2O8 et BiCd2PO6 ont été affinées par la méthode de Rietveld à partir de modèles de départ constitués par des phases isotypes. Ensuite les déterminations et les affinements de la structure du niobiate de zinc Zn3Nb2O8 à partir de données sur monocristal et sur poudre sont comparés. Cette structure dérive de celle de alpha-PbO2. Enfin, la structure cristalline de quatre oxydes a été déterminée ab initio à partir des seules données de diffraction X sur poudre. Le pentamolybdate de strontium, SrMo5O8, présente une structure sous forme d'enchaînements de « clusters » Mo10O18 reliés par des liaisons Mo-Mo courtes. La structure du pyrovanadate d'uranyle, (UO2)2V2O7, est constituée d'ions pyrovanadates V2O4 7- et d'ions uranyles UO2 2+. L'uranyl-vanadate de cuivre tétrahydraté, Cu(UO2)2V2O8, 4H2O, présente une isotypie avec les uranyl-vanadates de nickel et cadmium malgré une déformation monoclinique de la maille. Comme les matériaux de type carnotite, la structure est constituée de feuillets [(UO2)2V2O8]2n- n entre lesquels sont localisés les octaèdres déformés CuO2(H2O)4. Dans la structure de l'oxyde mixte de plomb-platine, PbPt2O4, les atomes de platine en coordination plan-carre forment des empilements [PtO4]infini reliés par d'autres plans-carrés pour constituer des feuillets Pt3O8. Ces feuillets sont liés entre eux par des octaèdres PtO6 pour former un enchaînement tridimensionnel dont la cohésion est assurée par les polyèdres du plomb. Des considérations cristallochimiques permettent d'attribuer différents degrés d'oxydation aux atomes de platine qui expliquent la conductivité métallique de ce matériau.

Titre traduit

Ab initio structure determination from X-ray powder diffraction data : application to some oxides

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