J. Phys. France 25, 478-483 (1964)
DOI: 10.1051/jphys:01964002505047800

Détermination de la position des atomes d'hydrogène dans l'hydrogrinat Al2O3, 3CaO, 6H2O par résonance magnétique nucléaire et diffraction neutronique

Claudine Cohen-Addad¹, P. Ducros¹, A. Durif², E.F. Bertaut² et A. Delapalme<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Physique Générale, Institut Fourier
²  Centre d'Études Nucléaires et Laboratoire d'Électrostatique et de Physique du Métal, Grenoble

Abstract
The hydrogarnet Al2O3. 3CaO. 6H2 O, was prepared from aluminium powder and from calcium oxide in an excess of water at 100 °C. A nuclear magnetic résonance spectrum of the powdered aluminate was recorded. The second moment of the résonance line was 28 ± 3 G2. A neutron diffraction diagram was obtained from the powder and a radial Fourier synthesis showed the protons to occupy the h-sites, forming tetrahedra centred on the d-sites. Allowing the smallest O-H distance to be about 1Å (hydroxyl group), several possible solutions were determined. An examination of the experimental and theoritical intensities leads to the approximate solution : x = 0.154 y = 0.07 z=0.8. Refinement by the method of least squares leads to following parameters : hydrogen atoms : x = 0.142 y = 0.081 z = 0.806 oxygen atoms : x = 0.024 y = 0.054 z = 0.636 The shortest O-H distance is 1.13 ± 0.06 Å. The H-H distances in the (OH)4 tetrahedra are 1,80 and 2,48 Å. The theoretical second moment of the proton resonance line is 34 ± 4 G2, in this case in agreement with the expérimental value.

Résumé
L'hydrogrenat l2O3, 3CaO, 6H2O a été préparé à partir d'aluminium et d'oxyde de calcium CaO dans un grand excès d'eau à 100 °C. Un spectre de résonance magnétique nucléaire a été enregistré sur l'aluminate en poudre ; le second moment de la raie vaut 28 ± 3 G2. Des neutrons thermiques ont été diffractés par l'hydrogrenat en poudre. Une synthèse de Fourier, radiale, a montré que les protons, occupant le site h, forment des tétraèdres centrés sur le site d. La plus courte distance O-H étant voisine de 1 Å, (groupement hydroxyle), on a déterminé plusieurs solutions possibles. L'étude des intensités expérimentales et théoriques a conduit à la solution approchée : x = 0,154, y = 0,07, z = 0,8. Après raffinement par la méthode des moindres carrés on a obtenu les paramètres suivants : atome d'hydrogène : x = 0,142 y = 0,081 z = 0,806 atome d'oxygène : x = 0,024 y = 0,054 z = 0,636 La plus courte distance O-H vaut 1,13 ± 0,06 Å. Les distances H-H dans un tétraèdre (OH)4 valent 1,80 et 2,48 Å. Le second moment théorique de la raie de résonance des protons vaut dans ce cas 34 ± 4 G2, ce qui est en accord avec le résultat expérimental.

PACS
6166F - Inorganic compounds.
7660 - Nuclear magnetic resonance and relaxation.
6112 - Neutron diffraction and scattering.

Key words
aluminium compounds -- crystal structure -- neutron diffraction crystallography -- nuclear magnetic resonance and relaxation