Редкоземельные металлы и их полуторные оксиды
Дипломы, курсовые и прочее / Дипломы, курсовые и прочее / Редкоземельные металлы и их полуторные оксиды Редкоземельные металлы и их полуторные оксиды
Страница 11

Для полуторных оксидов вклад, вносимый кислородом О1,5 близок к нулю, а вклад, вносимый катионом,

уменьшается с увеличением атомного номера редкоземельного элемента. В табл. 9 приведены значения энтропии оксидов, вычисленные на основании lанных табл. 8 и измеренные при низких температурах.

Изучение термохимических свойств при высоких температурах было проведено Кингом, Келли, Панкратцем [33-35], Цага-Реашвили и Гвелесиани [36], Бломке и Цигелем [37] и др.

Рис.5. Энтальпия образования оксидов РЗЭ при высоких температурах.

1 — Ег2О3; 2 — Тm2О3; 3 — Но2О3; 4 — Dy2O3; 5 — Ce2O3; 6 — Yb2О3; 7 - Nd2O3; 8 — La2О3; 9 - B-Eu2O3; 10 — C-Eu2O3.

На рис.4 приведены энтальпии образования оксидов при высоких температурах. На кривых теплоемкостей оксидов церия, диспрозия, тулия и иттербия в высокотемпературной области были замечены небольшие термические аномалии, не сопровождающиеся изменением кристаллической структуры оксидов. По мнению авторов, такие аномалии могут быть вызваны лишь внутриатомные процессами и не могут быть следствием изменения микрокристаллической структуры.

Как уже было сказано, при термическом разложении кислородосодержащих солей или при окислении металлов обычно образуются кубические формы полуторных оксидов. Кубические формы оксидов редкоземельных элементов с малыми размерами ионных радиусов остаются устойчивыми вплоть до температур плавления.

При нагревании кубических форм оксидов (от La2О3 до Gd2О3) наблюдается необратимое превращение их в гексагональные или моноклинные формы. Калориметрические измерения показали, что

превращения кубических форм оксидов неодима, европия и гадолиния в соответствующие гексагональные и моноклинные формы сопровождаются выделением тепла (кал./моль):

Тип перехода кал./моль

Nd3О3 С→А 2350

Eu203 С→В 3430

Gd2O3 С→В ~ 6000

Таким образом, экспериментально была доказана метастабильность С-форм этих оксидов.

Панкратц, Кинг и Келли [33], изучавшие термохимические свойства оксидов неодима, европия, самария и гадолиния при высоких температурах пришли к следующему выводу. По их данным, кубические формы оксидов самария, европия и гадолиния неустойчивы и превращаются необратимо в моноклинные В-формы.

Рассматривая полиморфизм оксидов редкоземельных элементов, нельзя не попытаться дать объяснение положению, что А-тип оксидов устойчив для больших катионов, а С-тип — для малых. В табл. 10 приведены данные, показывающие зависимость конфигурации координационной сферы от отношения радиуса катиона к радиусу аниона.

Таблица 10. Различные конфигурации координационной сферы

Координационное число

Конфигурации координа- [ ционной сферы

Отношение радиусов

3

4

4

6

8

12

Треугольник АХ3

Тетраэдр АХ4

Квадрат АХ4

Октаэдр AX6

Куб AX8

Плотнейшая кубическая или гексагональная упаковка АХ12

0.158 ≤А ≤ 0.225 0.225 ≤ к ≤ 0.415 0.415 ≤ к ≤ 0.732 0.415 ≤ к ≤ 0.732 0.732 ≤ А ≤1.00

k≈1.0

В настоящее время в физике твердого тела приводится следующее объяснение этой таблицы. Взаимодействие сферически симметричных ионов является ненаправленным и ненасыщенным. Ненасыщенность ионной связи проявляется в том, что каждый ион стремится приблизить к себе как можно больше противоположна заряженных ионов, т. е. образовать структуру с возможно более высокими координационными числами. Однако эти конфигурации неустойчивы в том случае, если катионы настолько малы, что свободно помещаются между анионами и могут «болтаться» в соответствующих пустотах. Если катион приблизится к части окружающих его анионов (к. ч. понизится), то электростатическая энергия системы ионов уменьшится, а, следовательно, устойчивость системы возрастет [38].

Страницы: 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Смотрите также

Исследование совместного электровосстановления гадолиния и алюминия в галогенидных расплавах.
Из анализа литературных данных следует, что процесс электровосстановления алюминия из хлоридных и фторидных расплавов изучался в основном на платиновом электродах. Электровосстановление алюминия ...

Фосфорная кислота
...

Введение.
Судя по последним публикациям, нынче довольно трудно отметить те стороны жизни, где бы не находили применение редкоземельные элементы. Эти металлы и их сплавы обычно извлекаются из хлоридных и фтор ...