Сирек элементтер және сілтілік- жер элементтері висмутиттерінің ренгенографиясы

Жасузакова Жазира Турлибековна

Шымкент аграрлық колледжінің химии пәнінің оқытушысы

Қазіргі заманғы материялтанудың висмут қосылыстарына күн өткен сайын сұранысы артуда. Себебі, оның қасиеттері көпфункциялы. Жекелей алғанда, висмуттың ( ІІІ ) оксиді бар жүйелер жоғары өткізгіштер, пьезо-, сегнетоэлектрлер, катализаторлар, акустооптикалық заттар, радиокерамикалар, қатты электролиттер, фармацевтикалық препараттар, фотоматериялдар, пигменттер және тағы басқа заттар ретінде қолданылады.

Аталған заттардың көбісін алу қатты фазалы химиялық реакцияларға негізделген. Бұл процестердің физико- химиялық негізін құрылым ерекшеліктерінің рөлі, массаны және зарядты тасымалдау механизмі, қатты заттардың реакциялық қабілеті туралы қазіргі заманғы көзқарастар құрайды. Құрамында висмуты бар материялдарды синтездеу режимін қалыптастыру тек синтездеудің кинетикалық параметрлерін, процестердің жүру механизмдерін, оларды алудың заңдылықтарын түбегейлі анықтағанда ғана жүзеге асады.

Құрамында висмуты бар қосылыстардың маңызды физико- химиялық қасиеттері көп болғандықтан және қатты фазалы реакциялардың ерекше белгілеріне байланысты қазіргі кезде висмут  ( ІІІ ) оксиді қатысатын қатты фазалы реакцияларды зерттеуге үлкен қызығушылық туып отыр.

 

1986 жылы швейцар ғалымдары Беднорц және Мюллер ашқан күрделі оксидтердің аса өткізгіштік қасиет көрсетуі, ғалымдардың жаңа материалдарды ізденуіне жол ашты, соның ішінде  (КВіО3)  калийдің висмутиті жүйесіндегі қосылыстар, осыған байланысты біз сирек жер элементтері – сілтілік жер – висмут оксиді жүйесіндегі күрделі висмутиттерде де сондай қасиеттер күту мақсатында СеО2 – МеСО3 ( Са) – Ві2О3 жүйесін физико – химиялық тұрғыда зерттеуді мақсат қылып қойдық.

  Жұмыстың мақсаты:  R-МеІІ-Ві- О, Ві-МеІІ-МеІІІ-О ( мұндағы ,  R- сирек – жер элементтері, ал МеІІ- кальций МеІІІ- марганец) жүйесінде пайда болатын, бұрын зерттелмеген қосылыстарды синтездеу және олардың рентгенографиялық қасиеттерін зерттеу.

   Жұмыстың ғылыми жаңалығы. Сілтілік-жер, сирек-жер және висмут оксидтері негізінде 2 жаңа қосылыс қатты фазалы реакциялар әдісімен синтезделініп алынды. Осы қосылыстарды зерттеу нәтижесінде:

  1. қатты фазалар синтезімен алынған висмутиттердің элементар ұяшық параметрлерін анықтау мақсатында, бірінші рет рентгенофазалық анализ жүргізіліп, индицерленді;
  2. алғаш рет олардың элементар ұяшық көрсеткіштері мен сингониялары, кристалдық торларының энергиялары, өлшемдері мен кристалдық құрылыстары анықталды;
  3. синтезделген заттарға өте жоғары дәлдікті электрондық микроскоп арқылы дисперстік күйлері, бөлшектердің орналасу тәртібі және өлшемдік бірліктері зерттеліп, наноқұрылымдылығы айқындалды.

 

 

   Біздің негізгі тәжірибелік әдістеріміз: қатты фазалы синтез, рентгенофазалық анализ, электрондық микроскопия.

Алған қосылыстарымыздың – висмутиттердің гомологтық қатарларын әдебиеттік щолуда нақтылап, тізбектік қатарларын құрып, ионды инкременттер әдісімен әр пайда болған аниондардың термодинамикалық көрсеткіштерін анықтадық.

Осының негізінде алынған қосылыстарымызды қатты фазалы синтез арқылы синтезге қойдық. Жасау үшін бастапқы заттар ретінде « химиялық таза» маркалы СеО2, МеСО3 ( Ме- Са-, Мg) және Ві2О3 алынды.

СеО2+МеСО3+Ві2О3-> Се Ме Ві2О6х СО2

Бұл үшін стехиометриялық есептелінген үлгілерді ең жоғарғы дәлдікпен

( 0,0001г. дейінгі) аналитикалық таразыда өлшеп, араластырып, ұнтақтап, алунд тигеліне салдық.

Бірінші сатыда үлгілер 6500 С температурада 10 сағат, екінші сатыда

8000 С температурада 48 сағат, үшінші сатыда 12 сағат  10000  С- да муфель пешінде атмосфералық ортада ұстадық. Күйдірілген үлгілер пештің суу режимінде салқындатылады. Суыған үлгілерді алып, мұқият үгітіп, физико- химиялық анализдер жүргіздік.

Рентгенофазалық талдау нәтижесі бойынша мына рентгенограммалардан 1 және 2 сатыда қосылысымыздың толық кристалданбағанын ( аморфты ), ал үшінші сатыда кристалдану процесі толық аяқталып, поликристалдар түзілгенін көруге болады.

Автоиндицерлеу бағдарламасының көмегімен алынған қосылысымыздың қарқындылығы, жазықтықтар ара- қашықтығы, жазықтықтардың индекстері анықталды және жазықтықтар ара- қашықтығы квадраттарының кері шамаларын ( 1/ d 2) есептеу барысында олардың эксперименттік және теориялық мәндерінің жуық шамада сәйкес келуі зерттелген қосылыстардың рентгенограммаларын көрсетудің дұрыстығын дәлелдейді.

Сонымен қатар автоиндицерлеу бағдарламасының көмегімен алынған қосылысымыздың сингония типтері, ұяшық параметрлері анықталып, олардың рентгендік және пикнометрлік әдіспен есептелген тығыздықтарының жоғарғы деңгейде сәйкес келуі индицерлеу нәтижелерінің дұрыстығына қосымша дәлел болды.

Электронды микроскопия әдісінің зерттеу мәліметтерінен СеSrВі2О6 құрамдас күрделі висмутитіміздің пластинка формалы орторомбтық және Yb2Mn2Bi2O2- қосылысымыз кубты көлемі центрленген сингонияда кристалданатынын көруге болады.

СеSrВі2О6  поликристалл фазаның 002 бағытындағы микроструктуралық көрінісі бойынша қосылысымыздың химиялық құрамы анықталып, рентгендік спектрлік ерекшеліктерінде 3 висмут, 2 церий, оттек, стронций иондары келтірілген. Сандық талдау қорытындысынан қателігі 1 пайыға да жетпейтінін көруге болады.

 

 

 

Тығыздықты анықтау

 

   Пикнометрлік әдіс:

  1. Бос пикнометр өлшенді ( М0)
  2. Пикнометр дистилденген сумен өлшенді ( М1)
  3. Пикнометрлік сұйықпен ( толуолмен ) өлшенді ( М2)
  4. Пикнометр зерттелетін затпен өлшенді ( М3)
  5. Зерттелетін заттың үстіне пикнометрлік сұйық құйылып өлшенді ( М4)

 

Висмут оксидтерінің физико-химиялық касиеттері

Висмут оксиді ( Ві 2О3 ) – негіздік оксид. Ол минералды қышқылдардың сұйылтылған ерітінділерінде салыстырмалы жеңіл еріп, сәйкес тұздар түзеді. Бұл тұздар висмут қосылыстарын өндіруде кеңінен қолданылады. Сілті ерітінділерінде  Ві 2О3   іс жүзінде ерімейді, бірақ балқытылған күйінде ол қышқылдық қасиет көрсетеді, металдар оксидтерімен әрекеттесіп, екілік немесе одан да күрделірек оксидті қосылыстар түзеді. Көрсетілген қосылыстардың көпшілігі қызықты физикалық қасиеттерге ие.

 

     Висмуттың ( ІІІ ) қосылыстары медицинада

Висмуттың ( ІІІ ) қосылыстары ХҮІІ ғасырда (magisterium bismuth) дәрілік заттар ретінде кең қолданысқа ие болған. Висмут ( ІІІ ) қосылыстарын диспептикалық синдромдарды азайтуда ( олардың қабынуға қарсы қасиетіне байланысты ) асқазан-ішек жолдарының әртүрлі ауруларында қолданылған.

ХХ ғасырдың бірінші жартысында висмут препараттары асқазан жарасын емдеуде кеңінен қолданылды, осы жолда ол атақтылығы жағынан антрацидтерден кем түспеген.

200-ге жуық жылдар бойы ем жасау тәжірибесінде висмут препараттарының әртүрлі химиялық қосылыстары қолданылып келеді: субнитрат, субкарбонат және тағы басқа клиникалық тиімділігі жағынан, фармакокинетикасы жағынан айырмашылығы бар көптеген органикалық қосылыстары.

Антисептикалық және дәрілік зат ретінде медицинада органикалық лигандалары бар висмуттың мынадай тұздары кең қолданысқа ие: Десмол- ВіОС7Н5О3салицилат негізі, ДеНол- ВіС6Н5О7 цмтрат, Бисмутил- Ві(С6Н5СОО)3 бензоат, Дерматол- Ві(ОН)2С7Н5О5 галлат негізі, Бисмоверол- Ві(ОН)2 Ві(ОН)С4Н3О6 тартраты, Ксероформ- Ві(ОН)2 .  (ВіОН)С12Н4Вr2О6 үшбромфенолятжәне тағы басқалары.

 

 

 

Қолданылуы

 

Соңғы жылдары висмут қосылыстары жартылай өткізгіштер технологиясында, радиоэлектроникада, рентгенскопияда, химиялық және фармацевтикалық өндірісте, медицинада кеңінен қолданысқа ие болып жүр. Оның ішінде висмут оксидтері және нитрат, сульфат, карбонат, фосфат, хлорид түріндегі висмут тұздары кең тараған.

Радиокерамика, жоғары өткізгіштер және жартылай өткізгіштер, катализаторлар, сенсорлар, фотоматериялдар, акустооптикалық сырлағыш заттар, реакторлық және ракеталық техника заттары және тағы басқалары ретінде қолданылуы мүмкін.

Сирек-жер элементтерінің оксидтері шыны өнеркәсібінде өте кең қолданылады. Олар оптикалық, химиялық тұрақты, люминисцентті, жартылай өткізгіштік қасиеттеріне байланысты шыны өнеркәсібінде өте нәтижелі қолданыс табуда.

 

 

 

 

Leave a Reply

Your email address will not be published.