Determination of the crystal field parameters in solids by simulation of the paramagnetic susceptibility of 3d⁷ cobalt; application to the hydrated bis (cyclo-triphosphate) of cobalt (II) and monovalent cations (Na, K, Rb, Cs, NH₄)

¹ CNRS, UPR, n° 210, place Aristide-Briand, 92195 Meudon, France ;
² Laboratoire de chimie minérale, faculté des sciences, Monastir, Tunisie ;
³ Laboratoire de chimie du solide, CNRS, 351, cours de la Libération, 33405 Talence, France.

Abstract

In the family of phosphates of general formula M^I₄Co(P₃O₉)₂, xH₂O (M = Na, K, Rb, Cs, NH₄), Co²⁺ are located in octahedral sites with large distances between Co²⁺ nearest neighbors (~ 6.8 Å). This arrangement allow a basic study of the physical properties of "isolated" Co²⁺ in such oxygenated coordination. The EPR and absorption spectra have been analyzed in the context of the ABRAGAM and PRYCE formalism. The use of the complete free atom and crystal field hamiltonian of the d7 configuration has led to the determination of the crystal field parameters by simulating the EPR data and the thermal dependence of the magnetic susceptibility. As general result Co2⁺ can be considered as extremely sensitive to its close environment.

Résumé

Dans la famille des phosphates de formule générale M^I₄Co(P₃O₉)₂, xH₂O (M = Na, K, Rb, Cs, NH₄), Co²⁺ est localisé dans des sites octaédriques avec des distances importantes entre proches voisins (~ 6,8 Å). Cet arrangement permet une étude fondamentale des propriétés physiques d’ions Co²⁺ "isolés" dans une telle coordinence. La RPE et les spectres d’absorption ont été analysés dans le contexte de formalisme d’ABRAGAM et PRYCE. L’utilisation de la configuration complète de l’atome libre et de l’hamiltonien de l’ion 3d7 a permis la détermination des paramètres de champ cristallin en simulant les résultats de RPE et la variation thermique de la susceptibilité magnétique. De manière générale Co²⁺ s’avère très sensible à son proche environnement.