Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 1 - Вест А.
ISBN 5-03-000056-9
Скачать (прямая ссылка):
Упражнения
129
возможность исследовать электронную конфигурацию, например, атомов железа в различных его соединениях. При этом удается установить состояние (низкоспиновое или высокоспиновое) атомов железа, а также выявить даже самые незначительные искажения полиэдров (обычно октаэдров или тетраэдров), в которых находится атом железа. Такие сведения весьма полезны для минералогов, поскольку в земной коре имеется множество разнообразных минералов, содержащих железо. Мёссбауэровская спектроскопия также ценный метод, дополняющий рентгеновские кристаллографические методы исследования структуры вещества, поскольку с помощью последних нельзя, например, различать ионы Ре2+ и Ре3+. В ряде случаев этот метод позволяет проверить чистоту и качество кристаллических веществ. Так, в присутствии примесей в мёссбауэровских спектрах могут появляться дополнительные линии, а в случае плохо закристаллизованных образцов наблюдаться уши-рение линий.
Исследование сверхтонкого расщепления спектральных линий, в особенности его температурной зависимости, позволяет получить информацию о магнитном упорядочении. Например, ниже 245 К КРеЭг является антиферромагнетиком. Это отражается во внешнем виде мёссбауэровского спектра, в котором спектральная линия расщепляется на шесть составляющих. Выше 245 К происходит лишь квадрупольное расщепление, поэтому в спектрах присутствует дублет (рис. 3.32).
Скорость,мм/с Рис. 3.32. Мёссбауэровский спектр КРеБг выше температуры Нееля (1) и ниже температуры Нееля (2) [12].
Упражнения
3.1. При каких условиях можно использовать оптическую микроскопию и рентгенофазовый анализ порошков для определения чистоты твердых веществ?
3.2. Перечислите и сравните возможности методов, которые можно использовать для идентификации и изучения двух кристаллических веществ: а) йодоформа СШ3; б) СсП2.
3.3. Чем отличается изображение в поляризационном микроскопе следующих веществ, находящихся в раздробленном состоянии: а) кварцевого стекла; б) кристаллического кварца; в) ЫаС1; г) металлической меди?
3.4. Вычислите длину волны электронов, ускоренных в электронном микроскопе электрическим полем напряжением 50 кВ.
3.5. Объясните следующие аббревиатуры: ПТСРС, СХПЭЭ, РФС, ЭСХА ЯМР, СЭМ, ПЭМ, РФА.
3.6. Какие методы вы использовали бы для изучения: а) степени окисления и координационного числа железа в темно-коричневом бутылочном стекле; б) координационного числа Сг3+ в кристалле рубина; в) природы поверхностного слоя на металлическом алюминии; г) природы кристаллических микровключений в керамическом карбиде кремния; д) соотношения между кремнием и кальцием в гидратированном цементе; е) положения атомов водорода в порошкообразном гидриде палладия; ж) существования или отсутствия магнитного упорядочения в МпО?
9—1169
130
3. Физические методы исследования неорганических веществ
3.7. Оцените значения энергии (в эВ, кДж/моль, см-1, Гц), отвечающие следующим процессам: а) изменению ориентации спина электрона; б) d—d-m-реходу в NiO; в) Д-поглощению в металлической меди; г) колебанию решетки KCl.
3.8. Какими микроскопическими методиками вы бы воспользовались для изучения: а) текстуры металлического образца; б) однородности раздробленного образца стекла; в) таких дефектов, как дислокации, дефекты упаковки, двойникование; г) возможного загрязнения соли кристаллической содой?
3.9. Объясните, почему в общем случае намного легче охарактеризовать органические вещества, чем немолекулярные неорганические материалы.
3.10. Предположим, вам необходимо синтезировать новый цеолит описанными в гл. 2 методами. Вы получили твердое вещество белого цвета. Как удостовериться, что это вещество — новый цеолит? Как можно исследовать его структуру, состав, чистоту?
Литература
1. Bacon G. Е., Neutron Diffraction, Oxford, 1962.
2. Bancroft G. M., Mossbauer Spectroscopy, McGraw-Hill, 1973.
3. Bianconi A„ Incoccia L., Stipcich S. (eds.), in: EXAFS and Near Edge Structure, Springer-Verlag, 1983.
4. Birks L. S., X-ray Spectrochemical Analysis, 2nd ed., Interscience, 1969.
5. Briggs D., Handbook of X-ray and Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy, Heyden, 1977.
6. Brinkman D. et al, Solid State Ionics, 5, 434 (1981).
7. Campagna M. et al, Rev. Lett. Phys., 34, 738 (1975).
8. Chan S. I., Ни V. W., Gamble R. C, J. Mol. Str., 45, 239 (1978).
9. Eyring L. R., The application of high-resolution electron microscopy to problems in solid state chemistry, J, Chem. Ed., 57, 565 (1980).
10. Farwell S. 0., Gage D. R., Anal. Chem., 53, 1529A (1981).
11. Greenblatt M., J. Chem. Ed., 57, 546 (1980).
12. Greenwood N. N., The Mossbauer spectra of chemical compounds, Chem. Brit, 3, 56 (1967).
13. German S. J., EXAFS studies in materials science, J. Mat. Sei., 17, 1541 (1982).
14. Hartshorne N. H., Stuart A., Practical Optical Crystallography, Arnold, 1971.
15. Hawkes P. W., Electron Optics and Microscory, Taylor and Francis, London, 1972.
16. Honig J. M., Rao C. N. R., Preparation and Characterisation of Materials, Academic Press, 1981.
