Некоторые физико-химические свойства Yb 14mnsb 11 и его твёрдых растворов с тербием типа Yb 14-xtb XMnSb 11 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2012, том 55, №12_

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 536.4

М.Н.Абдусалямова, Ф.А.Махмудов, Х.Б.Кабгов НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УЬ14Мп8Ь11 И ЕГО ТВЁРДЫХ РАСТВОРОВ С ТЕРБИЕМ ТИПА УЬ14-хТЬхМп8Ь11

Институт химии им.ВИ.Никитина АН Республики Таджикистан

(Представлено академиком АН Республики Таджикистан Д.Н.Пачаджановым 12.10.2012 г.)

В статье приводятся данные по структуре, температурам плавления, плотности, термическому расширению УЪ14МпЗЪ11 и его твёрдых растворов.

Ключевые слова: пниктиды - редкоземельные элементы - термическое расширение - температура плавления - фазы Цинтля.

Пниктиды редкоземельных элементов обладают рядом уникальных свойств: термическими, электрическими, магнитными, благодаря чему они получили применение в новой технике, в том числе в синтезе новых материалов для передачи энергии на большие расстояния [1-3]. Эти соединения являются фазами Цинтля ^тА). Впервые Ybl4MnSbll был получен в 1998 г. [1]. Легирование другими элементами способствует изменению концентрации носителей тока и теплопроводности [4].

Несмотря на многочисленные публикации, нет работ по термическим свойствам данных соединений. В связи с этим в настоящей работе приводятся результаты по некоторым физико-химическим свойствам Yb14MnSb11 и его твёрдых растворов с тербием.

Кристаллы получали раствор-расплавным методом , используя в качестве растворителя олово

[1].

Рентгеноструктурные исследования монокристаллов образцов проведены на аппарате ДРОН-УМ ^=192 мм, СиКа-излучение, №-фильтр, детектор сцинтилляционный с амплитудной дискриминацией, шаг 0.02° 29, время накопления импульсов в каждой точке 3с, комнатная температура) в области углов от 5 до 80° 29. Общее время съёмки составило 9 часов. После измельчения кристаллов в ступке с гептаном и высушивания суспензии на полированной стороне стандартной кварцевой кюветы образец представлял собой ровный тонкий (~ 100 мкм) слой. Все изученные объекты имеют тетрагональную структуру и полученные параметры решётки приведены в таблице

Была изучена термическая стабильность кристаллов методом термо-микроскопического термического анализа с высокими скоростями нагрева и найдено, что и соединение Yb14MnSb11 и твёрдые растворы плавятся с разложением. Полученные температуры инконгруэнтного плавления приведены в таблице.

Плотность измеряли методом микробюретки, используя в качестве жидкости свободный от растворенного воздуха этиловый спирт.

Адрес для корреспонденции: Абдусалямова Максуда Негматуллаевна. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 292/2, Институт химии АН РТ. E-mail: amahsuda@mail.ru

Некоторые физико-химические свойства новых фаз Цинтля

Таблица

Вещества Параметры эешетки, нм Р,г/см3 Тпл, К а-10-6,К-1 0в,К л/02 , нм

а с

УЬ14МП8Ьп 1.6620(2) 2.2010(4) 8.29 1813 13 167 0.01769

УЬ1З.9ТЬОЛМП8Ьп 1.6618(4) 2.2008(4) 8.26 1886 12.8 168 0.0176

УЬ1З.5ТЬО.5МП8Ьп 1.6635(3) 2.2042(4) 8.27 2003 11.3 179 0.0164

УЬ1З.ЗТЬО.5МП8Ьп 1.6625(4) 2.2027(8) 8.31 1973 15.0 156 0.0189

УЬ1ЗЛТЬО.9МП8Ьп 1.6639(4) 2.2054(7) 8.35 1963 16.7 148 0.0198

Измерения термического расширения проводили на цилиндрических образцах диаметром 4 мм, длиной 10-13 мм в интервале 25-750°С на высокотемпературном дилатометре, конструкция которого описана в [5]. Для примера на рисунке приведены зависимости

АЬ/Ьс- ДТ) для УЬ1з,9ТЬо,1Мп8Ьп(1), УЬ1з,зТЬо,7Мп8Ь„.

Функция АЬ/Ь0- :(Т) прямолинейна для всех материалов, что указывает на постоянство коэффициента термического расширения а в данной области температур (рис.).

Рис. Зависимость относительного удлинения от температуры: 1- УЬ13 9ТЬ01Мп8Ь11, 2- УЬ133ТЬо.7Мп8Ь„.

Коэффициенты термического расширения, приведённые в таблице, найдены по тангенсу угла наклона прямых. Для получения информации о прочности химической связи рассчитаны характеристическая температура и среднеквадратичное смещение в кристалле.

В [6] путем совмещения выражений Линдемана-Борелиуса и Грюнайзена получена формула, связывающая коэффициент термического расширения с характеристической температурой:

Физическая химия М.Н.Абдусалямова, Ф.А.Махмудов, Х.Б.Кабгов

© = 1937

©D

где Ä - среднеквадратичный атомный вес; V - молекулярный объем; а - коэффициент термического расширения.

Значения характеристических температур использовались для расчёта среднеквадратичного смещения в кристалле по формуле [7]

ü2 = 4.30.10-14{D(e/T)/ e/T + i/4>/Äe,

где e - характеристическая температура; Ä - средний молекулярный вес; D(e/T) - функция Дебая, значение которой берется из таблицы, приведенной в [7].

Коэффициенты термического расширения, температуры плавления и температуры Дебая свидетельствуют об изменении характеристик после легирования состава Tb0.5. Вероятно, это можно объяснить тем, что предел растворимости тербия в данном соединении приходится на эту концентрацию.

Работа проведена при финансовой поддержке Международного научно-технической центра (проект Т-1597).

Поступило 12.10.2012 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Chan J. , Olmstead M., Kauzlarich S. - Chem.Mater,1998, v.10, p. 3583.

2. Fisher I.R., Wiener T.A., Bud'ko S.L., Canfieled P.C., Chan J.Y., S.M.Kauzlarich. - Phys. Rev., 1999, v.59, p. 13829.

3. Yu C., Zhu J., Yang S.H., Shen J.J, Zhao X.B. - Phys. Status Solid RRL, 2010, v.4, p.212

4. Sales B.C., Khalifah P., Enck T.P., Nagler E.J., Sykora R.E., Lin R. - Phys.Rev., 2005, v.72, pp. 205-207.

5. Глазов В.М., Глаголева Н.Н., Чижевская С.Н. - Жидкие полупроводники. - M.: Наука, 1967, с. 28.

6. Сирота Н.Н., Чижевская С.Н. - Физика и физико-химический анализ. - М.: Госстройиздат, 1957, с.185.

7. Францевич И.Н. - Вопросы порошковой металлургии и прочности материалов, вып.3 - Киев: Изд.АН СССР, 1956, с.30.

М.Н.Абдусаломова, Ф.А.Махмудов, ^.Б.Кабгов БАЪЗЕ ХОСИЯТ^ОИ ФИЗИКО-ХИМИЯВИИ Ybi4 MnSbii ВА МА^ЛУЛ^ОИ САХТИ ОН БО ТЕРБИЙ, БА МОНАНДИ Ybi4-xTbx MnSbii

Институти химияи ба номи В.И.Никитини Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон

Дар ин макола натичах,ои ташхиси сохт, хдрорати гудохташавй, зичи ва васеъшави аз хдрорат барои пайвастагии Ybi4 MnSbii ва махлулх,ои сахти он оварда шудааст. Калима^ои калиди: пниктидуо - элементной нодир - васеъшавии уарорати - уарорати гудозиш -фазаи Зинтели.

M.N.Abdusalyamova, F.A.Makhmudov, H.B.Kabgov SOME PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF Yb14MnSb11 AND THEIR SOLID SOLUTIONS WITH TERBIUM TYPE Yb14-xTbxMnSb11

V.I.Nikitin Institute of Chemistry, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan

Data of structure, melting points, density, thermal expansion of Yb14 MnSb11 and solid solutions were investigated.

Key words: pnikdides - rare earth elements - thermal expansion - the melting point - Zintl phases.