Kristal parametrelerinin, Pascal programlama tekniğiyle teorik olarak hesaplanması

Abstract

ÖZET KRİSTAL PARAMETRELERİNİN, PASCAL PROGRAMLAMA TEKNİĞİYLE TEORİK OLARAK HESAPLANMASI Alper YARDAN Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Anabilim Dalı (Yüksek Lisans Tezi / Tez Danışmanı : Yrd. Doç. Dr. Halil GÜLER) Balıkesir, 2004 Bu çalışmada, çeşitli kimyasal yöntemlerle sentezlenen kristal yapılı bileşiklerin yapı parametreleri, X-ışını toz difraksiyon verileri temel alınarak teorik bir yöntemle hesaplanmıştır. Hesaplamalarda Pascal programlama diliyle yazılan yeni programlarla hazır Rietveld Rietica paket programı kullamlmıştır. Katı-hal kimyası pratiğinde, bileşiklerin X-ışını toz difraksiyonu alınmakta ve bu difraksiyon verileri literatür bilgi tabanıyla karşılaştırılmaktadır. Karşılaştırma sonunda yeni bir faz ya da bileşik oluştuğuna karar verildikten sonra, difraksiyon verileri kullanılarak yeni faz ya da bileşiklerin hangi geometrik sistemde kristallendiği aydınlatılır. Yeni faz ya da ürünlerin tek kristalleri büyütülebilirse tek kristal teknikleriyle yapı kolayca çözümlenir. Ancak tek kristal elde edilemediği hallerde kristal yapının toz örnekler üzerinden aydınlatılması zorunluluğu vardır. Günümüz teknolojik koşullarında toz difraksiyon verilerini temel alarak yapı tayininde matematiksel ve istatistiksel bazlı teorik programlar kullanılmaktadır. En yaygın uygulama Rietveld yöntemidir. Teorik çerçeveli bu tez çalışmasında, Pascal programlama dili kullanılarak çeşitü kristal geometrisi sistemleri için hem deneysel `d` değerleriyle uyuşan hem de olası bütün Miller düzlemlerini hesaplayabilen programlar yazılmıştır. Programların bir özelliği hem hesaplamalarda genel kabul gören istatistiksel hata paylarını gözetmesi hem de kaynak kodunun açık olması nedeniyle indeksleme hata limit değerlerinin değiştirilebilir olmasıdır. Böylece hesaplanan (hkl), Miller düzlemlerinin hangi hata aralığını kapsadığı kolaylıkla görülebilmektedir. Yazılan Pascal programları Bakır, Na2Cd(S04)2, M0BP3O12 ve LaBa2Cu3S6-y maddelerinin XRD verilerine çeşitli hata aralıklarında uygulanmıştır. Bu çalışma kapsamında ise son yıllarda geliştirilen ve kullanımı oldukça kolay olan Rietica Programı CaF2 bileşiğine ait deneysel X-ışını toz difraksiyon verileriyle çahştınlmış ve ayrıntılı kristal birim hücre parametreleri saptanmıştır. ANAHTAR SÖZCÜKLER: X-ışmı toz difraksiyonu, Rietveld analizi, kristal yapı çözümleme, Pascal programlama, Rietica Rietveld programı. 11

ABSTRACT THEORETICAL CALCULATIONS OF THE CRYSTAL STRUCTURE PARAMETERS BY USING PASCAL PROGRAMMING TECHNIQUES Alper YARDAN Balıkesir University, Institute of Science, Department of Chemistry (Ms Thesis / Supervisor : Assist. Prof. Dr. Halil GÜLER) Balıkesir, Turkey, 2004 In this study, crystal structure parameters of compounds synthesized by various chemical techniques were theoretically estimated from XRD data by using the Rietveld Rietica program and some new programs based on Pascal Programming Language. In practice for solid-state chemistry, X-ray powder diffraction data of solid compounds with powder form are collected by XRD measurements on solid samples and they are compared to the literature database. On comparing, if it is decided that a new phase or compound has been occurred, it is necessary to solve their crystal geometry systems utilizing XRD data. In case of obtaining growth single crystals of new phases or products, the structure is solved easily by single crystal techniques. But otherwise, there is an obligation to solve crystal structure through powder samples. On current technological conditions, the structure detennination from powder XRD data is carried out by theoretical techniques or programs based on mathematics and statistics. In framework of this theoretical thesis working, by using Pascal Programming Language, some new computer programs, which are both consistent to experimental `d` values and able to calculate all probable (hkl) Miller planes, were created for a variety of crystal geometry systems. One property of the programs is to taking account into statistical errors reasonable for calculations. As an extra advantage belongs to the programs, due to being open of source code, it is possible to change indexing error limit values and it can be easily seen that which are error ranges of the calculated (hkl) Miller planes. The Pascal programs were applied for XRD data of metallic copper, Na2Cd(S04)2, M0BP3O12 and LaBa2Cu3S6-y substances in various statistical error ranges. In this work, the RIETICA packet program, which was developed in recent years and user-friendly, was runned in case of CaF2 compound using experimental X-ray powder diffraction data and it was shown how the detailed crystal unit cell parameters are gained from this program's outputs. KEY WORDS: X-ray powder diffraction, Rietveld Analysis, Solving crystal structure, Pascal Programming Language, RIETICA Rietveld Program. Ill