CC BY
17
УДК 546.47.87.151+546.47.151: 541.123.2
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КВАЗИБИНАРНОГО РАЗРЕЗА LiZnBil6-ZnI2 ТРОЙНОЙ СИСТЕМЫ Bil3-Lil-Znl2
О 2004 г. К.Б. Дзеранова
Phase balance in quazibinary section LiZnBile-Znb of triple system Bismuth (III) iodide-Lithium iodide-zinc-iodide were investigated with the methods DTA and RFA for the first time. Combination of the composition 2:3 that is 2LiZnBil6'3Znl2 or Li2Zn5Bi2li8with the fusion temperature 310°C incongruently fused was discovered.
Цель настоящей работы - изучение диаграммы состояния системы LiZnBil,—Znl2. сведения о которой в литературе отсутствуют. Настоящая работа актуальна благодаря особым оптическим люминесцентным и фоточувст-вительным свойствам йодидов висмута, лития и цинка. Соединения на основе цинка широко используются в качестве полупроводников и материалов для солнечных батарей [1].
Для построения диаграммы плавкости системы LiZnBiI6-ZnI2 использованы методы дифференциального термического (ДГА) и рентге но фазового (РФА) анализов. ДГА проводили на пирометре Курнакова ФРУ-64 с применением хромель-алюмелевой термопары. Эталоном служил про-каленный оксид алюминия. Скорость нагревания печи составляла 3-4 град/мин. Точность измерения температуры ± 2 °С [2, 3]. Для подтвсрждсния результатов термических исследований применяли РФА. Для получения результатов ди-фрактограмм использовали дифрактометр ДРОН-2 с Си Ка-излучением, с Ni-фильтром, скорость записи 1 град = 2 0/мин. Интенсивность оценивали по стобальной шкале, межплоскостные расстояния рассчитывали в А [4, 5].
В экспериментах погрешность определения углов отражения Д0 не превышала 0,02°. Так как образцы иодовисмутитов лития и цинка гигроскопичны, их защищали от соприкосновения с воздухом рентгеноаморфной пленкой. Исходные компоненты идентифицировали с помощью рентгенометрической картотеки [5].
По совокупности данных, полученных методами физико-химического анализа - дифференциальным термическим и рентгенофазовым, построена диаграмма состояния системы LiZnBil,—Znl2. В системе образуется инконгру-энтно плавящееся соединение при температуре 310 °С состава 2:3, т.е. 2LiZnBiI6-3ZnI2, которое можно представить в виде комплексного соединения Li2Zn5[Bi2Ii8]. В [6] приводятся данные, в которых утверждается, что со многими галогенидами металлов Bil3 образует комплексные соединения, в состав которых входят анионы [Bil4], [Bi2I7], [Bil5]2, |ВiС161 ’ . В [7] доказывается, что есть несколько соединений Bi3+, в которых можно с известной степенью вероятности предполагать наличие координационного числа для висмута, рав-
ного 12 и более. Однако эти соединения нуждаются в дальнейшем исследовании с помощью рентгеноструктурного анализа.
Эвтектическая смесь на диаграмме имеет координаты 242 °С и 35 мол.% 2п!2, а перитектическая точка отвечает 60 мол.% Zn^2 при 310 °С (рис. 1).
1ЛпВ116 мол.*/. 1п7г
Рис. 1. Фазовая диаграмма плавкости системы Ы2пВП6-2п12
При температуре 172 °С фиксируется полиморфное превращение LiZnBil6 до 25 мол.% Znl2.
Ликвидус диаграммы состояния системы LiZnBil6-Znl2 состоит из трех ветвей, отвечающих кристаллизации 1л2пВП6 соединения ЬъЕпяВЫ^ и 2п12.
Методом рентгенофазового анализа исследованы исходные вещества -иодид цинка и гексоиодовисмутит лития, цинка - и вновь полученное соединение. На рис. 2 показаны рентгенограммы изученных образцов. Рентгенограмма, содержащая 60 мол.% 2п12, как по значению межплоскостных расстояний, так и по интенсивности линий, отличается от исходных компонен-
тов, что подтверждает образование новой фазы. Полученное со-единение lLiZr^Bil6■ЗZr^^2 можно представить в виде комплексного соединения 1л22п5[Вь118], где комплексообразователем является ион Вг’ .
а
6
Ж1-----J-----1,-1- 1, I----
Рис. 2. Штрихрентгенограммы образцов системы LiZnBile-Znh: а — 100, 6— 60, в — 0 мол. % LiZnBile
Таким образом, впервые изучены фазовые равновесия в системе LiZnBiI6-Znl2. При этом на основе данных ДТА, РФА и химического анализа установлено, что изученная система является квазибинарным сечением тройной системы Bil3-Lil-Znl2.
В этом разрезе обнаружено инконгруэнтно плавящееся соединение состава 2:3, т.е. Li2Zn5Bi2Ii8 с температурой плавления 310 °С.
Полученное соединение может быть использовано как твердый электролит в химических источниках тока, а данные о его свойствах могут представить интерес в качестве справочного материала о галогенидных системах.
Литература
1. Цховребова Д.В. и dp. II Актуальные проблемы современной науки. Естеств. науки: Тез. докл. 2-й Междунар. конф. Самара, 2001. Ч. 3. С. 120.
2. Цуринов Г.Г. Пирометр Курнакова Н.С. М., 1953. С. 48 - 50.
3. БергЛ.Г. Введение в термографию. М., 1969. С. 395.
4. ГплперЯ.Л. Таблицы межплоскостных расстояний. М., 1966. Т. 2.
5. ASTM. Diffraction Data cardsand Alphabetical and Gronped Numerical Index of x-Ray Diffraction Data. Филадельфия, 1946 - 1969 гг.
6. РипанР., ЧетяиуП. Неорганическая химия. М., 1971. Т. 1. С. 560.
7. Гринберг А.А. Введение в химию комплексных соединений. М., 1966. С. 98.
Северо-Осетинский государственный университет 29 декабря 2003 г.
