Исследование полиморфных превращений в ионно-молекулярных диэлектриках методами физической акустики и теплофизики

• Автор: Теслева, Елена Павловна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 187 с. : ил.

Глава 1. Общие представления о теории, терминологии полиморфных превращений. Физико-химические свойства ионно-молекулярных диэлектриков
1.1. Понятие полиморфного превращения
1.2. Некоторые теоретические подходы к описанию полиморфных превращений
1.3. Структурные, физические и термодинамические свойства азотсодержащих ионно- молекулярных кристаллов натрия
1.3.1. Некоторые физические свойства азотсодержащих соединений натрия при стандартных условиях
1.3.2. Термодинамические и структурные свойства азотсодержащих соединений натрия при полиморфных превращениях
1.4. Некоторые структурные, физические и термодинамические свойства неорганических солей аммония (ТЛгЦСЮ^ N1)4(310.4,
1.4.1. Термодинамические и структурные свойства неорганических солей аммония при полиморфных превращениях
1.5. Некоторые структурные, физические и термодинамические свойства соединений калия типа КХОз (Х=С1, Вг, I, И)
Глава 2. Экспериментальные методы исследования полиморфных
превращений
2.1. Краткий анализ существующих экспериментальных методов исследования
2.2. Акустические методы
2.2.1. Резонансный метод исследования полиморфных превращений. Методика измерения внутреннего трения
2.2.2. Импульсный метод измерения скоростей распространения упругих волн в кристаллах
2.3. Теплофизические методы
2.3.1. Измерение теплоемкости методом монотонного режима
2.3.2. Измерение коэффициента теплопроводности методом монотонного режима
2.3.3. Адиабатический метод измерения изобарной теплоемкости вещества
2.3.4. Дилатометрический метод измерения температурного коэффициента линейного расширения твердых тел
2.4. Методика получения моно- и поликристаллов. Точность измерений
Глава 3. Полиморфные превращения типа ориентационный порядок-беспорядок
в некоторых ионно-молекулярных диэлектриках
3.1. Полиморфные превращения типа ориентационный порядок-беспорядок в азотсодержащих ионно-молекулярных кристаллах натрия
3.1.1. Температурные изменения акустических, упругих и теплофизических свойств азотсодержащих соединений натрия
3.2. Полиморфные превращения типа ориентационный порядок-беспорядок в неорганических солях аммония (МН4СЮ4, ГГО4С104, (М Г^зОД
3.2.1. Температурные изменения акустических, упругих и теплофизических свойств неорганических солей аммония
3.3. Полиморфные превращения типа ориентационный порядок-беспорядок в соединениях калия со структурой КХ03 (Х=С1, Вг, 1,14)
3.3.1. Температурные изменения акустических, упругих и теплофизических свойств соединений калия
Глава 4. Исследование ангармонических эффектов в ионно-молекулярных кристаллах
4.1. Трансформация акустического параметра Грюнайзена в упругий
4.2 Температурная зависимость параметра Грюнайзена в ионно-молекулярных
диэлектриках
4.3. Ангармонизм и полиморфизм в ионно-молекулярных диэлектриках 161 Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложения
Актуальность темы исследования. В последнее время большую научную значимость приобрели исследования полиморфных превращений. Пристальное внимание исследователей к этой проблеме обусловлено следующими обстоятельствами. Во-первых, не разработана общая теория, описывающая полиморфные превращения. Последовательная теория фазовых переходов второго рода для трехмерных систем еще полностью не построена, хотя на решение этой задачи были затрачены чрезвычайно большие усилия. Создание теории фазового перехода второго рода и родственных им переходов с учетом отличий, характерных для различных превращений, остается одной из центральных проблем физики твердого тела. Во-вторых, до сих пор нет критерия, согласно которому можно было бы заранее предположить наличие или отсутствие полиморфного превращения в данном веществе. В-третьих, поскольку полиморфные превращения, как правило, приводят к резким изменениям физических свойств и хода химических реакций в кристаллах, необходимо иметь навыки инициирования и управления ими, возможность диагностики и исключения полиморфных превращений в процессе эксплуатации материалов. Имеющихся для этого сведений достаточно только в ограниченных случаях. Следовательно, обоснованна актуальность расширения круга изучаемых в указанном направлении веществ и в первую очередь химически нестабильных.
В этом плане перспективными являются некоторые ионно-молекулярные соединения, занимающие промежуточное положение между диэлектриками с чисто ионной и чисто молекулярной связями. Молекулярные группировки в таких соединениях сравнительно легко меняют свою пространственную ориентацию, что приводит при определенных условиях к структурной перестройке в их решетках. Полиморфные превращения типа ориентационный порядок-беспорядок являются составной частью более общей проблемы фазовых переходов в кристаллах, усиленно изучаются в экспериментальном
температурном интервале 373 К-ь473 К диэлектрическая постоянная
практически не изменялась, а при температуре выше 485 К резко увеличилась благодаря йодной проводимости. Результаты исследования одной из упругих податливостей КЮз, проведенного в работе [60], представлены на рис. 1.20. Некоторые другие характеристики калиевых соединений типа КХОз приведены в таблице 1.5, составленной на основе литературных источников [1, 17, 41, 52 -54,56 - 60]).
Таблица 1
Свойства сложных оксидов калия
№ п/п КШз КСЮз КВгОз КЮз
1 Плотность р, 10 кг/м 2,11 2,32 3,27 3,89
2 Температура плавления Тпл, К 607 630 643
3 Температура Дебая 0, К 254 262 230
4 Энергия решетки и, кДж/моль 666 644 602
5 Частота собственных колебаний ионов со, 10 с"1 2,64 2,41 2,06 2,03
6 Температура полиморфного превращения Тс, К II-Я 393 [57] 399[52] 401 [54,58,59] 408[56] І-ЯІІ 396[58] 397[53] 398 [52, 59] III-ЯІ 383 [59] 398[52,58] 530 30 [60] ИЗ [60] 258 [60] 346 [60] 485 [60]
7 Энтальпия образования Н, кДж/моль -493,03 -391,47 -332,43 -508,70
8 Энтропия вещества в стандартном состоянии Б, Дж/моль-К 141,39 143,06 149,26 151,56
9 Константы упругости су, ГПа: Си 35,8 [52]
С22 30,0 [52]
сзз 20,4 [52]
С44 6,7 [52]