Химия и химические технологии/7. Неорганическая химия

Д.х.н., профессор Рустембеков К.Т., Абдрахманова А.Б.,

Альмагамбетова И.Б., Хавылай А.

Карагандинский государственный университете им. Е.А. Букетова,

Республика Казахстан

Теллурит натрия-кадмия: синтез и рентгенографические характеристики

 

Теллур и его соединения являются перспективными объектами для поиска новых полупроводниковых и сегнетоэлектрических материалов. Особенно это касается малоизученных сложных оксосоединений, в частности, двойных теллуритов s-d-элементов, которые представляют определенный как теоретический, так и практический интерес для неорганического материаловедения в качестве перспективных веществ, обладающих ценными физико-химическими свойствами.

В связи с этим нами проводятся систематические исследования по поиску и разработке научных основ направленного синтеза новых оксосоединений селена и теллура с уникальными электрофизическими свойствами [1].

Цель данной работы – синтез и исследование рентгенографических свойств теллурита натрия-кадмия Na2Cd(TeO3)2.

Для синтеза двойного теллурита натрия-кадмия использовали оксид теллура (IV) марки «ос.ч.», оксид кадмия и карбонат натрия квалификации «х.ч.». Стехиометрические количества исходных веществ тщательно перетирались в агатовой ступке, затем пересыпались количественно в алундовые тигли и подвергались термообработке для твердофазного взаимодействия на воздухе в силитовой печи. Был использован следующий режим термообработки: отжиг в течение 25 часов при температуре 400-5000С с периодическим перетиранием в ступке; далее при 4000С в течение 15 часов проводили отжиг с целью получения стабильного при низких температурах соединения.

Проведен химический анализ синтезированного соединения на содержание теллура, а также оксидов натрия, кадмия по известным методикам [2]. Результаты анализа показали, что содержание указанных элементов в составе Na2Cd(TeO3)2 находится в хорошем согласии с вычисленными значениями.

Образование равновесного состава соединения контролировалось методом рентгенофазового анализа на установке ДРОН-2,0 с использованием CuKα-излучения, отфильтрованного Ni-фильтром (U=30кВ, I=10мА, скорость вращения 1000 импульсов в секунду, постоянная времени τ=5 сек., интервал углов 2θ от 10 до 900). Интенсивность дифракционных максимумов оценивали по стобальной шкале. Индицирование рентгенограммы порошка исследуемого соединения проводили методом гомологии [3]. В качестве гомолога был принят искаженный структурный тип перовскита. Результаты индицирования приведены в таблице 1.

Таблица 1

Индицирование рентгенограмм порошка Na2Cd(TeO3)2

I/I0

d, Å

104/d2 эксп.

hkl

104/d2 выч.

1

2

3

4

5

24

5,9940

278

200

272

20

4,6210

468

121

488

15

4,2737

548

220

544

10

4,1135

591

002

591

9

3,8300

682

130

680

7

3,6945

733

112

727

22

3,0849

1051

231

1032

100

3,0291

1090

040

1088

23

2,8586

1259

132

1271

24

2,7091

1363

240

1360

20

2,6290

1447

113

1466

13

2,4273

1697

042

1679

продолжение таблицы 1

1

2

3

4

5

4

2,3448

1819

332

1815

17

1,9057

2754

442

2767

13

1,8279

2993

034

2976

7

1,7145

3402

170

3400

6

1,6600

3629

353

3642

17

1,6189

3816

115

3830

12

1,6095

3860

163

3846

24

1,5858

3977

205

3966

15

1,5196

4331

254

4336

12

1,5148

4358

080

4352

4

1,4137

5004

472

5011

4

1,3580

5440

480

5440

4

1,3159

5775

670

5780

4

1,2894

6015

355

6006

 

Корректность индицирования подтверждена хорошим совпадением экспериментальных и расчетных значений 104/d2 и согласованностью рентгеновской и пикнометрической плотностей (табл. 1 и 2 соответственнно).

Плотность теллурита измеряли по методике [4] в стеклянном пикнометре объемом 1мл. В качестве индифферентной жидкости выбран тетрабромэтан («ч.д.а.»), так как он хорошо смачивает исследуемое вещество, а также химически инертен к нему и имеет малую зависимость плотности от температуры. Плотность соединения измеряли 5 раз.

Исходя из результата индицирования рентгенограммы исследуемого соединения, определен тип сингонии и параметры элементарных ячеек (табл.2).

На основании вышеизложенного можно констатировать, что впервые синтезирован твердофазным способом двойной теллурит натрия-кадмия Na2Cd(TeО3)2. Рентгенографически определены тип его сингонии и параметры элементарной ячейки.

Таблица 2

Тип сингонии и параметры элементарной ячейки Na2Cd(TeО3)2

Соединение

Тип сингонии

Параметры решетки, Å

, Å3

Z

Плотность, г/см3

а

b

с

рент..

пикн.

Na2Cd(TeО3)2

тетрагон.

12,12

-

8,22

1207,47

8

5,60

5,53 ± 0,07

 

Данные рентгенографических исследований показывают, что синтезированное соединение кристаллизуется в структурном типе искаженного перовскита Рm3m.

Результаты исследований могут представлять интерес для направленного синтеза халькогенитов с заданными свойствами, для физико-химического моделирования химических и металлургических процессов с участием соединений теллура, а также могут служить исходными данными для фундаментальных справочников и информационных банков по рентгенографическим константам неорганических веществ.

 

Литература:

1. Рустембеков К.Т. Синтез, свойства неорганических соединений на основе халькогенов и их поведение в гидрохимических процессах: автореф. … докт. хим. наук: 02.00.01. – Караганда: КарГУ имени Е.А. Букетова, 2009. - 32 с.

2. Шарло Г. Методы аналитической химии. - М.-Л.: Химия, 1966. - 976 с.

3. Ковба Л.М., Трунов В.К. Рентгенофазовый анализ. - М.: Изд-во МГУ, 1976. - 256 с.

4. Кивилис С.С. Техника измерений плотности жидкостей и твердых тел. - М.: Стандартгиз, 1959. - 191 с.