Ternary Rare Earth (RE) Gold Compounds REAuCd and RE2Au2Cd

• Published in: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie (1950) Vol. 627; no. 6; pp. 1283 - 1291
• Main Authors: Mishra, Ratikanta, Pöttgen, Rainer, Hoffmann, Rolf-Dieter, Kaczorowski, Dariusz, Piotrowski, Holger, Mayer, Peter, Rosenhahn, Carsten, Mosel, Bernd D.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Weinheim WILEY-VCH Verlag GmbH 01.06.2001; WILEY‐VCH Verlag GmbH
• Subjects: Cadmium; Crystal structure; Gold; Intermetallic compounds; Magnetic properties; Mössbauer spectroscopy
• ISSN: 0044-2313; 1521-3749
• DOI: 10.1002/1521-3749(200106)627:6<1283::AID-ZAAC1283>3.0.CO;2-L

New intermetallic rare earth compounds REAuCd (RE = Y, La–Nd, Sm–Yb) and RE2Au2Cd (RE = La, Pr, Nd, Sm) were prepared by reaction of the elements in sealed tantalum tubes in a high‐frequency furnace. The compounds were investigated by X‐ray diffraction both on powders and single crystals. The equiatomic REAuCd compounds with RE = Y, La–Nd, Sm, and Gd–Tm adopt the ZrNiAl type structure with space group P62m. Single crystal X‐ray data yielded a = 786.2(2), c = 415.9(1) pm, wR2 = 0.0337, 402 F2 values for LaAuCd and a = 782.91(9), c = 410.01(5) pm, wR2 = 0.0653, 395 F2 values for CeAuCd with 14 parameters for each refinement. Geometrical motifs in CeAuCd are two types of gold centered tricapped trigonal prisms: [Au1Cd3Ce6] and [Au2Cd6Ce3]. The gold and cadmium atoms form a three‐dimensional [AuCd] polyanion in which the cerium atoms fill distorted hexagonal channels. EuAuCd and YbAuCd crystallize with a TiNiSi type structure, space group Pnma: a = 755.2(1), b = 450.59(5), c = 878.6(1) pm, wR2 = 0.0904, 500 F2 values for EuAuCd, and a = 731.64(3), b = 432.94(2), c = 875.80(4) pm, wR2 = 0.1192, 457 F2 values for YbAuCd with 20 parameters for each refinement. In these structures the europium(ytterbium) and cadmium atoms form zig‐zag chains of egde‐ and face‐sharing trigonal prisms which are centered by the gold atoms. Also in EuAuCd and YbAuCd a three‐dimensional [AuCd] polyanion occurs in which the europium(ytterbium) atoms are embedded. Europium and ytterbium are divalent in EuAuCd and YbAuCd. Susceptibility measurements show Pauli paramagnetism for YbAuCd and Curie‐Weiss behavior above 100 K for EuAuCd with an experimental magnetic moment of 7.86(6) μB/Eu. Ferromagnetic ordering is detected at 28 K. The saturation magnetic moment is 7.1(1) μB/Eu at 1.9 K. 151Eu Mössbauer spectra show an isomer shift of –9.2(2) mm/s and full magnetic hyperfine field splitting at 4.2 K with an internal hyperfine field of 19.5(4) T at the europium nuclei. The RE2Au2Cd compounds crystallize with the Mo2FeB2 structure, a ternary ordered version of the U3Si2 type. These structures may be considered as an intergrowth of distorted CsCl and AlB2 related slabs of compositions RECd and REAu2. Chemical bonding in REAuCd and RE2Au2Cd is briefly discussed. Ternäre Seltenerd (RE)–Gold‐Verbindungen REAuCd und RE2Au2Cd Die neuen intermetallischen Seltenerdverbindungen REAuCd (RE = Y, La–Nd, Sm–Yb) und RE2Au2Cd (RE = La, Pr, Nd, Sm) wurden durch Reaktionen der Elemente in veschlossenen Tantalrohren in einem Hochfrequenzofen synthetisiert. Alle Verbindungen wurden über Röntgenbeugungsexperimente an Pulvern und Einkristallen charakterisiert. Die REAuCd Verbindungen mit RE = Y, La–Nd, Sm und Gd–Tm kristallisieren im ZrNiAl Typ, Raumgruppe P62m. Röntgen‐Einkristall‐Diffraktometerdaten ergaben a = 786,2(2); c = 415,9(1) pm; wR2 = 0,0337; 402 F2‐Werte für LaAuCd und a = 782,91(9); c = 410,01(5) pm; wR2 = 0,0653; 395 F2‐Werte für CeAuCd mit 14 Parametern für jede Verfeinerung. Geometrische Motive der CeAuCd Struktur sind zwei Sorten Gold‐zentrierter, dreifach überkappter trigonaler Prismen: [Au1Cd3Ce6] und [Au2Cd6Ce3]. Zusammen bilden die Gold‐ und Cadmiumatome ein dreidimensionales [AuCd] Polyanion in dem die Ceratome verzerrte hexagonale Röhren besetzen. EuAuCd und YbAuCd kristallisieren mit der TiNiSi Struktur, Raumgruppe Pnma: a = 755,2(1); b = 450,59(5); c = 878,6(1) pm; wR2 = 0,0904; 500 F2‐Werte für EuAuCd und a = 731,64(3); b = 432,94(2); c = 875,80(4) pm; wR2 = 0,1192; 457 F2‐Werte für YbAuCd mit 20 Parametern pro Verfeinerung. Die Europium(Ytterbium)‐ und Cadmiumatome bilden Zickzack‐Ketten kanten‐ und flächenverknüpfter trigonaler Prismen welche von den Goldatomen zentriert werden. Auch in EuAuCd und YbAuCd wird ein dreidimensionales [AuCd] Polyanion ausgebildet, in dem die Europium(Ytterbium)atome eingebettet sind. Europium und Ytterbium sind in EuAuCd und YbAuCd zweiwertig. Suszeptibilitätsmessungen zeigen Pauli Paramagnetismus für YbAuCd und Curie‐Weiss‐Verhalten oberhalb 100 K für EuAuCd mit einem experimentellen magnetischen Moment von 7,86(6) μB/Eu. EuAuCd ordnet bei 28 K ferromagnetisch. Das Sättigungsmoment bei 1,9 K beträgt 7,1(1) μB/Eu. 151Eu Mössbauer‐Spektren zeigen eine Isomerieverschiebung von –9,2(2) mm/s und eine volle magnetische Hyperfeinfeldaufspaltung bei 4,2 K mit einem magnetischen Hyperfeinfeld von 19,5(4) T am Europiumkern. Die RE2Au2Cd Verbindungen kristallisieren mit der Mo2FeB2 Struktur, einer ternären, geordneten Variante des U3Si2 Typs. Diese Strukturen können als Verwachsungsvarianten verzerrter CsCl und AlB2 Baueinheiten der Zusammensetzungen RECd und REAu2 beschrieben werden. Die chemische Bindung in REAuCd und RE2Au2Cd wird kurz diskutiert.