Abstract |
Ca2+이온과 Cs+이온으로 치환되고 완전히 탈수된 제올라이트 X, Ca35Cs22Si100Al92O384(Ca35Cs22-X; a=24.949(1)Å)와 Ca29Cs34Si100Al92O384(Ca29Cs34-X; a=24.949(1)Å)의 두 개의 결정 구조를 21℃에서 입방 공간군 Fd3을 사용하여 단결정 X-선 회절법으로 해석하고 구조를 정밀화하였다. 탈수한 Ca35Cs22-X의 구조를 Full-matrix 최소자승법 정밀화 계산에서 I > 3σ(I)인 322개의 독립 반사를 사용하여 최종 오차 인자를 R1=0.051, R2=0.044까지 정밀화 계산하였고, 탈수한 Ca35Cs22-X의 구조는 260개의 독립 반사를 사용하여 R1=0.058, R2=0.055까지 정밀화시켰다. 이들 구조에서 Ca2+ 이온과 Cs+ 이온은 서로 다른 5개의 결정학적 자리에 위치하고 있다. 탈수한 Cs35Cs22-X 구조에서는 16개의 Ca2+ 이온은 D6R의 중심, 자리 I에 모두 채워져 있다(Ca-O=2.41(1)Å, O-Ca-O=93.4(3)°). 다른 19개의 Ca2+ 이온은 자리 Ⅱ에 (Ca-O=2.29(1) Å, O-Ca-O=118.7(4)°), 10개의 Cs+ 이온은 큰 공동에서 6-링 맞은편 Ⅱ에 채워져 있고, 각각 3개의 산소로 만들어지는 산소 평면으로부터 1.95Å 들어가 위치하고 있다(Cs-O=2.99(1)Å and O-Cs-O=82.3(3)°). 3개의 Cs+ 이온은 산소평면에서 소다라이트 공동쪽으로 2.27Å 들어간 자리 Ⅱ'에서 위치하고 있다(Cs-O=3.23Å and O-Cs-O=75.2(3)°). 나머지 9개의 Cs+ 이온은 각각 큰 공동내 2회 회전축을 가지고 있는 48(f) 위치인 자리에 Ⅲ에 통계적으로 분포하고 있다(Cs-O=3.25(1)Å and Cs-O=3.49(1)Å). 탈수한 Ca29Cs34-X에서 16개의 Ca2+ 이온은 자리 Ⅰ에서 채워지고 (Ca-O=2.38(1)Å and O-Ca-O=94.1(4)°) 13개의 Ca2+ 이온은 자리 Ⅱ에 채워져 있다(Ca-O=2.32(2) Å, O-Ca-O= 119.7(6)°). 다른 12개의 Cs+ 이온은 자리 Ⅱ에 채워져 있고 이들은 산소 평면으로부터 각각 1.93Å 들어가 위치하고 있다(Cs-O=3.02(1)Å and O-Cs-O=83.1(4)°). 7개의 Cs+ 이온은 각각 자리 Ⅱ'에 위치하고 있고, 산소 평면으로부터 소다라이트 공동으로 2.22Å 들어가 위치하고 있다(Cs-O=3.21(2)Å and O-Cs-O=77.2(4)°). 나머지 16개의 Cs+ 이온은 큰 공동내의 자리 Ⅲ에 있다(Cs-O=3.11(1) Å and Cs-O=3.46(2) Å). Ca2+ 이온은 자리 Ⅰ과 Ⅱ에 우선적으로 위치하고 Cs+ 이온은 너무 커서 자리 Ⅰ에 채워질 수 없으며 나머지 자리도 채워진다. The structures of fully dehydrated Ca2+- and Cs+-exchanged zeolite X, Ca35Cs22Si100Al92O384(Ca35Cs22-X; a=25.071(1)Å) and Ca29Cs34Si100Al92O384(Ca29Cs34-X; a=24.949(1)Å), have been determined by single-crystal X-ray diffraction methods in the cubic space group Fd3 at 21(1)℃. Their structures were refined to the final error indices R1=0.051 and R2=0.044 with 322 reflections for Ca35Cs22-X, and R1=0.058 and R2=0.055 with 260 reflections for Ca29Cs34-X; I > 3σ(I). In both structures, Ca2+ and Cs+ ions are located at five different crystallographic sites. In dehydrated Ca35Cs22-X, sixteen Ca2+ ions fill site Ⅰ, at the centers of the double 6-rings(Ca-O=2.41(1)Å and O-Ca-O=93.4(3)°). Another nineteen Ca2+ ions occupy site Ⅱ (Ca-O=2.29(1) Å, O-Ca-O=118.7(4)°) and ten Cs+ ions occupy site Ⅱ opposite single six-rings in the supercage; each is 1.95Å from the plane of three oxygens (Cs-O=2.99(1)Å and O-Cs-O=82.3(3)°). About three Cs+ ions are found at site Ⅱ', 2.27Å into sodalite cavity from their three-oxygen plane (Cs-O=3.23(1)Å and O-Cs-O=75.2(3)°). The remaining nine Cs+ ions are statistically distributed over site Ⅲ, a 48-fold equipoint in the supercages on twofold axes (Cs-O=3.25(1)Å and Cs-O=3.49(1)Å). In dehydrated Ca29Cs34-X, sixteen Ca2+ ions fill site Ⅰ (Ca-O=2.38(1)Å and O-Ca-O=94.1(4)°) and thirteen Ca2+ ions occupy site Ⅱ (Ca-O=2.32(2) Å, O-Ca-O= 119.7(6)°). Another twelve Cs+ ions occupy site Ⅱ; each is 1.93Å from the plane of three oxygens (Cs-O=3.02(1)Å and O-Cs-O=83.1(4)°) and seven Cs+ ions occupy site Ⅱ'; each is 2.22Å into sodalite cavity from their three-oxygen plane (Cs-O=3.21(2)Å and O-Cs-O=77.2(4)°). The remaining sixteen Cs+ ions are found at Ⅲ site in the supercage (Cs-O=3.11(1) Å and Cs-O=3.46(2) Å). It appears that Ca2+ ions prefer sites Ⅰ and Ⅱ in that order, and that Cs+ ions occupy the remaining sites, except that they are too large to be stable at site Ⅰ. |
