Farbe und Konstitution bei anorganischen Feststoffen, 14. Mitt.: Die Lichtabsorption des zweiwertigen Kupfers in oxidischen Wirtsgittern

Zusammenfassung

Um die Beziehungen zwischen der Lichtabsorption des zweiwertigen Kupfers nach isomorphem Einbau in ein oxidisches Wirtsgitter und dessen Konstitution aufzufinden, wurde Cu²⁺ in oktaedrischer (Cu _x Mg _1−x TiO₃, Cu _x Cd _1−x TiO₃, Cu _x Mg _1−x CaSiO₄, Cu _x Mg _1−x CaGeO₄, Cu _x Mg _2−x SiO₄, Cu _x Mg _2−x GeO₄) und tetraedrischer Koordination (Cu _x Zn_2−x SiO₄, Cu _x Mg _1−x Cr₂O₄) spektralphotometrisch untersucht. Die Farbkurven besitzen mindestens 2 Absorptionsbanden (Kristallfeldbanden) im längerwelligen und eine oft gut ausgeprägte Elektronenübergangsbande (“charge transfer”) im kürzerwelligen Spektralbereich. In einigen Fällen ist noch eine zweite Elektronenübergangsbande als Schulter zu erkennen. Es wurden auch Cu-haltige 2,3- und 2,4-Spinelle spektralphotometrisch untersucht (Cu _x Mg _1−x Al₂O₄, Cu _x Mg _1−x Ga₂O₄, Cu _x Cd _y Zn _1−x−y Al₂O₄, Cu _x Mg _2−x SnO₄, Cu _x Mg _2−x TiO₄, Cu _x Zn _1−x MgTiO₄, Cu _x Mg _1−x Cd _y TiO₄). Es zeigte sich, daß Cu²⁺ immer auf Tetraeder- und Oktaederlücken verteilt ist. Eine Aufweitung des Wirtsgitters durch isomorphen Einbau größerer Kationen bewirkt nicht immer eine IR-Verschiebung der Banden, sondern in einigen Fällen (Spinellphasen) auch eine UV-Verschiebung. Eine Sonderstellung nimmt das ägyptisch-Blau CuCaSi₄O₁₀ ein, da hier das Cu²⁺ von 4 O₂₋ in planarer Anordnung umgeben ist. Die Farbkurve weist 3 Maxima auf im Einklang mit der Kristallfeldtheorie.

Abstract

In order to find out relations between the lightabsorption of bivalent copper isomorphously incorporated into an oxidic host lattice and the constitution of this lattice, the spectrum of Cu²⁺ has been investigated in octahedral (Cu _x Mg_1−x TiO₃, Cu _x Cd _1−x TiO₃, Cu _x Mg _1−x CaSiO₄, Cu _x Mg _1−x CaGeO₄, Cu _x Mg _2−x SiO₄, Cu _x Mg _2−x GeO₄) and tetrahedral coordination (Cu _x Zn _2−x SiO₄, Cu _x Mg _1−x Cr₂O₄). The colour curves show at least 2 absorption bands within the region of longer wave length and a charge transfer band often well developed in the range of shorter wavelength. In some cases also a second charge transfer band becomes conspicuous as a shoulder. Copper containing 2,3- and 2,4-spinels have been also investigated (Cu _x Mg _1−x Al₂O₄, Cu _x Mg _1−x Ga₂O₄, Cu _x Cd _y Zn _1−x−y Al₂O₄, Cu _x Mg _2−x SnO₄, Cu _x Mg _2−x TiO₄, Cu _x Zn _1−x MgTiO₄, Cu _x Mg _1−x Cd _y Zn _1−y TiO₄). From the colour curve one can infer that Cu²⁺ occupies in the spinels always tetrahedral as well as octahedral interstices. A widening of the lattice does not effect always a shifting of the absorption bands towards IR but in some cases (spinel phases) also the inverse shifting will occur. An exceptional case represents the “egyptian blue” CuCaSi₄O₁₀ since in this lattice the Cu₂₊ are surrounded by four O²⁻ in a coplanar arrangement. The colour curve shows three absorption bands in agreement with the crystal field theory.