Температура и теплота плавления высокотемпературных полиморфных переходов редкоземельных элементов и параметры кристаллических решеток
Исследование наличия связи между энергией межатомного взаимодействия и температурами и теплотами полиморфных переходов. Изменение отношения атомизации/сублимации, оценка их зависимости от энергии, обусловленной изменением электронной структуры.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.05.2018 |
| Размер файла | 207,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
ФГОУ ВПО МГУП
Температура и теплота плавления высокотемпературных полиморфных переходов редкоземельных элементов и параметры кристаллических решеток
А.В. Морозов
Т.М. Сошнина
Редкоземельные элементы от La (Z=57) до Lu (Z=71) приобретают все большее значение в современной технике, электронике, химической промышленности, медицине, сельском хозяйстве и других областях деятельности. Они применяются для получения различных датчиков и устройств, различных сплавов, используются в качестве активных добавок и др.
Одной из особенностей редкоземельных элементов (РЗЭ) являются сравнительно высокие температуры плавления и наличие полиморфных переходов при температуре близкой к температуре плавления при нормальном давлении. Из числа физических свойств РЗЭ, знание которых необходимо для их практического использования, существенными являются данные о температурах, теплотах плавления и полиморфных переходов, наряду с другими термодинамическими свойствами.
Из всех РЗЭ только два элемента не испытывают высокотемпературное структурное превращение - европий и тулий. У всех остальных высокотемпературной модификацией является модификация со структурой объемно-центрированной кубической А2, плавящейся при дальнейшем повышении температуры. У большинства элементов при понижении температуры модификация, граничащая с модификацией А2, обладает плотноупакованной гексагональной структурой A3 (у Pr, Nd двойная гексагональная плотноупакованная структура А3'), за исключением La, Се, Yb у которых вместо А3 гранецентрированная кубическая A1, у Sm ромбоэдрическая структуры.
Температуры плавления Tm, высокотемпературного полиморфного перехода Tk, разность температур Tm-Tk, отношение (Tm-Tk)/Tm, теплота плавления Hm [1-3].
|
Элемент |
Ts, K |
Tk, K |
(Tm-Tk)/Tm |
(Tm-Tk), K |
Hm, кДж/моль |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
La |
1193 |
1137 |
0,0469 |
56 |
10,04 |
|
|
Ce |
1077 |
1003 |
0,0687 |
74 |
8,87 |
|
|
Pr |
1205 |
1065 |
0,1162 |
140 |
11,3 |
|
|
Nd |
1289 |
1135 |
0,1195 |
154 |
||
|
Pm |
1441 |
12,6 |
||||
|
Sm |
1345 |
1190 |
0,1152 |
155 |
10,9 |
|
|
Eu |
1101 |
10,5 |
||||
|
Gd |
1585 |
1535 |
0,0315 |
50 |
15,5 |
|
|
Tb |
1630 |
1590 |
0,0245 |
40 |
16,3 |
|
|
_______________ *Работа выполнена под руководством Н.Н. Сироты |
||||||
|
Dy |
1682 |
1657 |
0,0149 |
25 |
17,2 |
|
|
Ho |
1743 |
1701 |
0,0241 |
42 |
17,2 |
|
|
Er |
1795 |
1640 |
0,0864 |
155 |
17,2 |
|
|
Tm |
1818 |
18,4 |
||||
|
Yb |
1097 |
1073 |
0,0219 |
24 |
9,2 |
|
|
Lu |
1936 |
19,2 |
кристаллический решетка атомизация электронный
Начиная от церия температура полиморфного перехода Tk плавно возрастает с увеличением порядкового номера, проходя через минимум у Yb, при этом температура перехода Tk коррелирует с температурой плавления Tm и энтальпией плавления Hm (таблица). При сравнительно высоких температурах плавления РЗЭ температурный интервал существования модификации А2 сравнительно мал и лежит в пределах 24-155 К.
Разность (Tm-Tk) в зависимости от порядкового номера имеет более ярко выраженный характер и проходит через максимум у элементов Nd, Sm и минимум у Dy, Yb. Зависимость относительной величины (Tm-Tk)/Tm от порядкового номера аналогична зависимости (Tm-Tk) и проходит через максимум у элементов Pr, Nd и Er и минимум у Dy и Yb (таблица).
Обращают на себя внимание подобные же особенности изменения теплот сублимации Hs и энергии атомизации Hat РЗЭ. Наибольшее значение энергии атомизации и сублимации у La, Ce постепенно снижаясь до Eu, затем возрастая у Gd, Tb, с резким минимумом у Yb. Аналогичный характер зависимости имеет изменение отношение a/c кристаллических решеток РЗЭ, которое, как было показано раньше [4], коррелирует с энтальпией высокотемпературных переходов (рисунок).
Энергии атомизации Hat, сублимации Hs, полиморфного перехода Hk и отношение a/c редкоземельных элементов
Установленные зависимости свидетельствуют о наличии связи между энергией межатомного взаимодействия и температурами и теплотами полиморфных переходов. При этом изменение отношения a/c находится в очевидной зависимости от энергии атомизации, обусловленной изменением электронной структуры в ряду РЗЭ.
Библиографический список
Нandbook on the physics and chemistry of rare earths.V.1/Edited by Gschneider K.A. (Jr), Eyring L. - Amsterdam, New York, Oxford: Noth-Holland Publ. Comp., 1978.
Спеддинг Ф.Х., Даан А.Х. Редкоземельные металлы. М.: Металлургия, 1965.
Эмсли Дж. Элементы: пер. с англ. М.: Мир, 1993.
Сирота Н.Н., Морозов А.В., Сирота И.М., Сошнина Т.М.// Известия ВУЗов. Материалы электронной техники. 2004. №3. С.19.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Оценка вязкостно-температурных свойств (масел). Зависимость температуры вспышки от давления. Дисперсия, оптическая активность. Лабораторные методы перегонки нефти и нефтепродуктов. Теплота плавления и сублимации. Удельная и молекулярная рефракция.
презентация [1,1 M], добавлен 26.06.2014Агрегатное состояние тела, его виды и характеристика. Процессы перехода из одного состояния в другое. Плавление - переход вещества из кристаллического (твёрдого) состояния в жидкое. Удельная теплота плавления, температура плавления и кипения воды.
реферат [1,0 M], добавлен 08.01.2011Понятие работы и мощности, их измерение. Взаимосвязь между работой и энергией. Кинетическая и потенциальная энергии. Закон сохранения энергии и импульса. Столкновение двух тел. Формулы, связанные с работой и энергией при поступательном движении.
реферат [75,6 K], добавлен 01.11.2013Кинетическая энергия беспорядочного движения частиц. Зависимость внутренней энергии от макроскопических параметров. Передача энергии от одного тела к другому без совершения работы. Удельная теплота плавления и парообразования. Первый закон термодинамики.
контрольная работа [563,0 K], добавлен 14.10.2011Достижение упорядоченности путем избавления системы от тепловой энергии. Агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Организация атомов в кристаллах, свойства сверхпроводимости и магнетизма. Ферромагнетики в условиях фазовых переходов.
реферат [475,1 K], добавлен 26.09.2009Определение величины обратного тока диодной структуры. Расчет вольт-амперной характеристики идеального и реального переходов. Зависимости дифференциального сопротивления, барьерной и диффузионной емкости, толщины обедненного слоя от напряжения диода.
курсовая работа [362,1 K], добавлен 28.02.2016- Термодинамические процессы. Определение работы и теплоты через термодинамические параметры состояния
Взаимосвязь между количеством теплоты, внутренней энергией и работой; методы исследования основных термодинамических процессов, установление зависимости между основными параметрами состояния рабочего тела в ходе процесса; изменения энтальпии, энтропии.
реферат [215,5 K], добавлен 23.01.2012 Физические свойства висмута и его полиморфных модификаций. Исследование влияния мощных пучков заряженных частиц на микроструктуры и свойства мишеней. Преимущества применения методов рентгеноструктурного фазового анализа для расчета дифракционных картин.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 13.08.2013Класифікація та методи вимірювання. Термодинамічні величини. Термодинамічна температура. Температурний градієнт. Температурний коефіцієнт відносної зміни фізичної величини. Теплота, кількість теплоти. Тепловий потік. Коефіцієнт теплообміну. Ентропія.
реферат [65,6 K], добавлен 19.06.2008Степень нагретости тела. Температура - мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа. Температура - макроскопический параметр состояния вещества. Основные термометрические параметры.
лабораторная работа [25,7 K], добавлен 16.07.2007Структура кристаллов. Роль, предмет и задачи физики твердого тела. Кристаллические и аморфные тела. Типы кристаллических решеток. Типы связей в кристаллах. Кристаллические структуры твердых тел. Жидкие кристаллы. Дефекты кристаллов.
лекция [2,0 M], добавлен 13.03.2007Сущность полиморфизма, история его открытия. Физические и химические свойства полиморфных модификаций углерода: алмаза и графита, их сравнительный анализ. Полиморфные превращения жидких кристаллов, тонких пленок дийодида олова, металлов и сплавов.
курсовая работа [493,4 K], добавлен 12.04.2012Исследование взаимодействия тела постоянной и изменяемой формы (без ограничений перемещений) с потоком воздуха. Структура энергодинамической системы физических величин. Анализ элементов синтеза энергии. Механические воздействия потока на объект.
научная работа [637,3 K], добавлен 11.03.2013Виды водородной связи, ее энергия и влияние на физические свойства вещества. Свойства воды, обусловленные водородной связью: плотность, температура плавления и кипения, теплоемкость. Сорбенты: целлюлоза, декстран, агароза, сефакрил, полистирольные смолы.
реферат [46,3 K], добавлен 18.12.2013Методика расчета силы взаимодействия между двумя реальными молекулами в рамках классической физики. Определение потенциальной энергии взаимодействия как функции от расстояния между центрами молекул. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Сверхкритическое состояние.
презентация [275,6 K], добавлен 29.09.2013Основные способы организации энергосберегающих технологий. Сущность регенерации энергии. Утилизация вторичных (побочных) энергоресурсов. Системы испарительного охлаждения элементов высокотемпературных печей. Подогрев воды низкотемпературными газами.
доклад [110,9 K], добавлен 26.10.2013Определение геометрических характеристик устройства. Гидравлические параметры ячейки. Энтальпия теплоносителя по высоте канала. Коэффициент теплоотдачи и температура. Температурный перепад между наружной поверхностью оболочки ТВЭЛа и теплоносителем.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 12.02.2014Кристаллическая структура и магнитные свойства манганитов. Теплоемкость манганитов в области фазовых переходов. Основные результаты исследования температурной зависимости теплоемкости монокристаллов системы в различных магнитных полях и их обсуждение.
курсовая работа [795,4 K], добавлен 21.05.2019Виды переходов между энергетическими уровнями в квантовых системах. Переходы с излучением и поглощением, их вероятность. Коэффициент поглощения, влияние насыщения на форму контура линии поглощения. Релаксационные переходы, уширение спектральных линий.
контрольная работа [583,0 K], добавлен 20.08.2015Использование событийного моделирование в описании поведения большого количества модельных частиц. Классификация потенциалов взаимодействия, быстродействие алгоритмов. Решение задач фильтрации, конденсации, фазовых переходов, поведения мультиагентов.
учебное пособие [883,9 K], добавлен 13.02.2011
