Атомная структура апатитов кальция и кадмия, рассчитанная из первых принципов

Abstract

Длины связей кальциевого фтороапатита рассчитаны тремя методами в рамках теории функционала плотности (полнопотенциальным ЛППВ + ЛО, псевдопотенциальным с плоскими волнами в качестве базиса и PAW-методами) и с обменно-корреляционными потенциалами (в рамках приближения локальной плотности и обобщённого градиентного приближения). Проанализированы тенденции отклонений относительно экспериментальных данных. Рассчитаны атомные структуры фосфатных апатитов ряда Ме10(PO4)6X2, где Ме = Са и Сd, а X = F, ОН, Cl, Br. Установлено, что длина связи Ме(2)—Х уменьшается по мере увеличения электроотрицательности анионов, расположенных на винтовых осях шестого порядка в ряду соединений Ме10(PO4)6X2, где Ме = Са и Сd, а X = F, ОН, Cl. Устойчивость тетраэдрической подсистемы обеспечивается преимущественно посредством взаимодействий О(1)—О(1).

Довжини зв’язків кальційового фтороапатиту розраховано трьома методами в межах теорії функціонала густини (повнопотенціяльним ЛППВ + ЛО, псевдопотенціяльним з пласкими хвилями в якості базису і PAW-методами) і з обмінно-кореляційними потенціялами (в межах наближення локальної густини і узагальненого ґрадієнтного наближення). Проаналізовано тенденції відхилів щодо експериментальних даних. Розраховано атомарні структури фосфатних апатитів ряду Ме10(PO4)6X2, де Ме = Са і Сd, а X = F, ОН, Cl, Br. Встановлено, що довжина зв’язку Ме(2)— Х зменшується в міру збільшення електронеґативности аніонів, розташованих на ґвинтових осях шостого порядку в ряду сполук Ме10(PO4)6X2, де Ме = Са і Сd, а X = F, ОН, Cl. Стійкість тетраедричної підсистеми забезпечується переважно за допомогою взаємодій О(1)—О(1).

The bond lengths of calcium fluoroapatite are calculated using the three methods within the scope of the density functional theory (full-potential LAPW, pseudopotential with plane-wave basis sets and PAW methods) and with different exchange-correlation potentials (within the local density approximation and generalized gradient corrections). The tendencies of deviations from experimental data are analysed in details. The atomic structures of Ме10(PO4)6X2 phosphate apatites, where Ме = Са, Сd and X = F, ОН, Cl, Br, are calculated. The Ме(2)—Х bond length is proved to increase with an increase of X-ion electronegativity for Ме10(PO4)6X2 apatites, where Ме = Са, Сd and X = F, ОН, Cl. The О(1)—О(1) interaction for Ме10(PO4)6X2 apatites, where Ме = Са, Сd and X = F, ОН, Cl, Br, is ascertained to mainly contribute to interaction between tetrahedral complexes.