Calculations of Solution Energies of Alkaline‐Earth Metal Ions in Alkali Halide Crystals

Abstract

The Born-Mayer ionic theory of lattice energy is used to solve the problem of solution of B2+ ions in AX crystals with NaCl structure (A alkali metal, B alkaline-earth metal, X halogen). About fifty combinations of initial parameters are obtained, by varying the ionic radii, polarizabilities, repulsion parameters, and pure AX and BX, lattice energies. For example, there are four variants of the repulsion parameters: average ones and those determined from the elastic, dielectric, and atomic spectral properties. The model is sufficiently accurate to yield reasonable values of solution energies for the most ionic impurity lattices (all fluorides, barium and strontium chlorides). Both, the "polarization catastrophe" (for large impurity ions on small cation sites) and lack of an ionic model for the Mg2+ impurities (except for fluoride) and all iodides are considered to be the main factors which reduce the calculation validity.Die ionische Born-Mayer-Theorie der Gitterenergie wird benutzt, um das Problem der Losung von B2+-Ionen in AX-Kristallen mit NaC1-Struktnr (A-Alkalimetall; B-Erdalkalimetall; X-Halogen) aufzuklaren. Etwa funfzig Kombinationen von Anfangsparametern werden durch Variation der Ionenradien, Polarisierbarkeiten, AbstoBungsparameter sowie reinen AX-und BX,-Gitterenergien erhalten. Zum Beispiel existieren vier Varianten von AbstoBungsparametern : gemittelte und aus den elastischen, dielektrischen und atomspektralen Eigenschaften bestimmte. Das Modell ist genugend genau, um vernunftige Werte der Losungsenergien fur die meisten ionischen Storstellengitter (alle Fluoride, Barium-und Strontioumchlorid) zu erhalten. Sowohl die ,,Polarisationskatastrophe" (fur groBe Storstellenionen und kleine Kationenplatze) als auch das Fehlen eines Ionenmodells fur die Mg2+-Storstellen (auBer fur Fluoride) und alle Jodide werden als Hauptfaktoren betrachtet, die die Gultigkeit der Berechnung reduzieren.

Solvus of KCl: Sr2+ solid solution by density measurements of single crystals with the flotation method

“…The calculation of the solution energy by means of (3) gives a value of 1. 13 eV, somewhat different from 1.02 eV found in [16] without any regard for the vibrational entropy of the solid solution and the deviation of properties of the melt from the ideal one. The solution energies calculated from the solvus and from the distribution coefficient are in good agreement.…”