Preparation and Crystal Structures of some Binary Pnictides of Scandium, Zirconium, and Hafnium: Sc5Bi3, ZrBi, α-HfSb, HfBi, HfBi2, and the Compound Zr5Bi3X1–x, Possibly Stabilized by an Impurity (X)
Abstract
enThe title compounds were prepared by reaction of the elemental components. Of these Sc5Bi3 is a new compound. Its orthorhombic β-Yb5Sb3 type crystal structure was determined from single-crystal X-ray data: Pnma, a = 1124.4(1) pm, b = 888.6(1) pm, c = 777.2(1) pm, R = 0.024 for 1140 structure factors and 44 variable parameters. For the other compounds we have established the crystal structures. ZrBi has ZrSb type structure with a noticeable homogeneity range. This structure type was also found for the low temperature (α) form of HfSb and for HfBi. For α-HfSb this structure was refined from single-crystal X-ray data: Cmcm, a = 377.07(4) pm, b = 1034.7(1) pm, c = 1388.7(1) pm, R = 0.043 for 432 F values and 22 variables. HfBi2 has TiAs2 type structure: Pnnm, a = 1014.2(2) pm, b = 1563.9(3) pm, c = 396.7(1) pm. The structure was refined from single-crystal data to a residual of R = 0.074 for 1038 F values and 40 variables. In addition, a zirconium bismuthide, possibly stabilized by light impurity elements X and crystallizing with the hexagonal Mo5Si3C1–x type structure, was observed: Zr5Bi3X1–x, a = 873.51(6) pm, c = 599.08(5) pm. The positions of the heavy atoms of this structure were refined from X-ray powder film data. Various aspects of impurity stabilization of intermetallics are discussed.
Abstract
deDarstellung und Kristallstruktur einiger binärer Pnictide von Scandium, Zirconium und Hafnium: Sc5Bi3, ZrBi, α-HfSb, HfBi, HfBi2 und die möglicherweise durch Verunreinigungen (X) stabilisierte Verbindung Zr5Bi3X1–x
Die Titelverbindungen wurden durch Reaktion der elementaren Komponenten hergestellt. Sc5Bi3 ist eine neue Verbindung, welche mit der rhombischen Struktur von β-Yb5Sb3 isotyp ist. Ihre Kristallstruktur wurde durch Röntgen-Einkristall-Diffraktometerdaten bestimmt: Pnma, a = 1124,4(1) pm, b = 888,6(1) pm, c = 777,2(1) pm, R = 0,024 für 1140 Strukturfaktoren und 44 Variable. Für die anderen Verbindungen wurde die Kristallstruktur erstmals ermittelt. ZrBi hat ZrSb-Struktur mit einem deutlichen Homogenitätsbereich. Diese Struktur wurde auch für die Tieftemperatur (α)-Modifikation von HfSb und für HfBi gefunden. Für α-HfSb wurde sie anhand von Einkristall-Röntgen-Diffraktometerdaten verfeinert: Cmcm, a = 377,07(4) pm, b = 1034,7(1) pm, c = 1388,7(1) pm, R = 0,043 für 432 F-Werte und 22 Variable. HfBi2 ist mit TiAs2 isotyp: Pnnm, a = 1014,2(2) pm, b = 1563,9(3) pm, c = 396,7(1) pm. Die Struktur wurde anhand von Einkristalldaten verfeinert. Es blieb ein Restwert von R = 0,074 für 1038 F-Werte und 40 Variable. Außerdem wurde ein Zirkoniumwismutid erhalten, das möglicherweise durch Verunreinigung mit leichten Elementen X stabilisiert ist und mit der hexagonalen Mo5Si3C1–xStruktur kristallisiert: Zr5Bi3X1–x, a = 873,51(6) pm, c = 599,08(5) pm. Die Schweratom-Positionen dieser Struktur wurden durch Röntgen-Guinier-Filmdaten verfeinert. Einige Gesichtspunkte zur Frage der Stabilisierung intermetallischer Phasen durch Verunreinigungen werden diskutiert.
