Дослідження тетрарної сполуки Tb1-xNaxSn2 (x = 0,1) методом монокристалу

Abstract

Рідкісноземельні метали зараз набули широкого використання у інноваційних високотехнологічних виробництвах і є сировиною, яка має стратегічне значення. Вивчення рідкісноземельних металів, їхніх сплавів і сполук має велике теоретичне і практичне значення, оскільки матеріали на їх основі мають цілий ряд цінних властивостей, що призводить до їх широкого застосування в сучасній техніці. Сплави Натрію в хімічній промисловості використовують для отримання цілого ряду сполук, в металургійній промисловості – в якості відновника, в атомній енергетиці – в якості теплоносія. Дана робота присвячена систематичному вивченню фазових рівноваг у чотирьохкомпонентній системі Tb–Na-Zn–Sn. Для синтезу сплавів із Натрієм шматочки чистих металів з певним стехіометричним складом пресували в таблетки, які були укладені в танталовий тигель і поміщені в печі опору з температурним контролером. Масиви рентгенівських дифракційних даних для зразку складу Tb30Na5Sn65 отримали за кімнатної температури на автоматичному монокристальному дифрактометрі XCALIBUR (Мо Kα-випромінювання, графітовий монохроматор,  - метод сканування). Досліджено кристалічну структуру тернарної сполуки Tb1-xNaxSn2 (x = 0,1) (структурний тип ZrSi2, просторова група Cmcm, символ Пірсона oS12) і встановлено параметри гратки. Виявлено існування ізоструктурних фаз складу R1-xNaxSn2, які утворюються з іншими рідкісноземельними металами (Gd, Ho, Dy, Er, Tm).

The crystal structure of the ternary phase Tb1-xNaxSn2 (x = 0,1) (a = 0,4412(1), b = 1,6314(2), c = 0,4314(1) nm), which belongs to the ZrSi2, просторова група, символ Пірсона) structure type (space group Cmcm, Pearson symbol oS12), was investigated by single crystal method using single crystal diffractometer XCALIBUR (Mo K-radiation). This structure was resolved by means direct method. Atomic and thermal displacement parameters are refined by SHELX-97. For the synthesis of alloys with sodium, pieces of pure metals with a certain stoichiometric composition were pressed into tablets, which were placed in a tantalum crucible and placed in a resistance furnace with a temperature controller. The rate of heating from room temperature to 400 ºС was equal to 5 ºС per minute. At this temperature, the alloys were kept for two days, and then the temperature was increased from 400 ºС to 800 ºС for 1 hour. The obtained samples were annealed at the same temperature for 8 hours. The alloys were stored under a layer of indifferent oil, previously cleaned and dehydrated. Homogenizing annealing was carried out at a temperature of 200 °C for 480 hours. The results of calculation and refinement of the crystal structure of compound Tb1-xNaxSn2 (x = 0,1) shown, that it is isostructural to the structural type ZrSi2, where Tb(Na) atoms form a statistical mixture and occupy the positions of Zr atoms, and Sn1 and Sn2 atoms occupy the positions of Si2 and Si1 atoms respectively. The number of neighboring atoms correlates well with the size of the central atoms. The largest atoms of a rare earth metal (Tb) or an alkali metal (Na) when forming a statistical mixture are characterized by a coordination number of 10 and their atoms are arranged in the form of a distorted four-capped trigonal prism. The coordination polyhedron for the Sn1 atom is a double antitrigonal prism. For other tin atoms (Sn2), the coordination polyhedron in this structure is a trigonal prism. The shortest interatomic distances are typical for intermetallic compounds and their values indicate the metallic type of bond.