Préparation et étude d'un oxysilicate de fer de valence mixte Fe7(SiO4)O6 (iscorite)

Un cristal de Fe₇SiO₁₀ a été isolé par J. Smuts, J. Steyn, et J. Boeyens (Acta Crystallogr. B25, 1251 (1969)), dans un réfractaire sidérurgique usagé, et appelé iscorite. Selon ces auteurs, la maille est monoclinique et la structure basée sur un empilement de blocs FeO et Fe₃SiO₆; mais le facteur d'accord est médiocre (R = 0,165) et les distances interatomiques très incorrectes. Nous avons donc préparé, pour la première fois, cette phase, et montré en combinant l'analyse chimique, la densité, l'étude aux rayons X du système FeSiO, et l'analyse d'un cristal à la microsonde, que la composition la plus correcte est Fe₇(Si_0.94Fe_0.06)O₁₀. L'étude d'un cristal confirme et précise la maille de Smuts et al.: monoclinique, avec a = 21,336(2), b = 3,0679(3), c = 5,8744(8)Å, β = 98°,06(1), $\text{P2}\text{m}$ ou $\text{P2}{}_1\text{m}$. Cependant les diagrammes de Weissenberg présentent des lignes continues de diffusion pour certaines strates qui indiquent un désordre microstructural intense. Il en va de même pour la diffraction des électrons. Il n'est donc pas étonnant que l'affinement, sur la base du modèle de Smuts et al., ait donnéR = 0,09 dans l'un ou l'autre groupe d'espace. Les mesures magnétiques conduisent à un paramagnétisme avec forte contribution orbitale pour Fe²⁺, et mise en ordre vers 250 K avec, en-dessous, un comportement de ferromagnétique faible. Contrairement à la wüstite, l'iscorite ne se dismute pas facilement; elle donne avec Fe₉PO₁₂ des solutions solides limitées.A crystal of Fe₇SiO₁₀ has been isolated by J. Smuts, J. Steyn, and J. Boeyens (Acta Crystallogr. B25, 1251 (1969)), from a furnace refractory brick, and has been called iscorite. According to these authors, the cell is monoclinic and the structure based upon a stacking of FeO and Fe₃SiO₆ blocks; however the reliability factor is poor (R = 0.165) and the interatomic calculated distances are not correct. Therefore, we have prepared this phase for the first time; combining chemical analysis, density measurements, X-ray investigation of the FeSiO system, and electron probe microanalysis of a crystal, we have shown that the correct composition is Fe₇(Si_0.94Fe_0.06)O₁₀. The crystal study confirms, with a higher accuracy, the parameters for the cell proposed by Smuts et al.: a = 21.336(2), b = 3.0679(3), c = 5.8744(8)Å, β = 98°.06(1), $\text{P2}\text{m}$ or $\text{P2}{}_1\text{m}$. However, the Weissenberg patterns display continuous diffusion lines, indicating an intense microstructural disorder, in agreement with the electron diffraction patterns. Hence it is not surprising to obtain, on the basis of the Smuts et al. model, a value R = 0.09 with both space groups. The magnetic measurements indicate a paramagnetism with strong orbital Fe²⁺ contribution and a transition at ～250 K to an ordered magnetic state, with a weak ferromagnetism below 250 K. In contrast to the case of wustite, iscorite does not easily disporportionate; it forms limited solid solutions with Fe₉PO₁₂.