МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ФГБОУ ВПО «КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ХИМИИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Зав. кафедрой химии твердого тела, чл.-корр. РАН, д.х.н., профессор ______________Ю.А. Захаров "____"__________2015г.

РАЗЛОЖЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ АЗИДА СЕРЕБРА, ВЫРАЩЕННЫХ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

/Отчет по химико-технологической практике /

Руководитель д.ф.-м.н., профессор	Кузьмина Л. В. “____”___________ 2015 г.
Студент группы Х-	“____”___________ 2015 г

КЕМЕРОВО 2015

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 4

1.1. Свойства азида серебра 4

1.1.1. Физико-химические свойства азида серебра 4

1.1.2. Кристаллическая структура азида серебра 5

1.1.3. Зонная структура азида серебра 6

1.2. Дефектная структура. Дислокации в кристаллах и их

виды 8

2. Методика эксперимента 12

2.1. Синтез и выращивание кристаллов азида серебра

Приготовление образцов. 12

2.2. Методика проведения эксперимента 13

2.3. Микроволюмометрический метод Хилла 15 2.4. Cтатистическая обработка 16

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 18

4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 22

5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 23

Введение

Азиды тяжелых металлов (АТМ) относятся к энергетическим материалам, которые, как было показано ранее, разлагаются в условиях даже слабых внешних воздействий (например, бесконтактного электрического поля) [1,2,5,21]. Кроме того, был разработан способ получения кристаллов азида серебра, являющихся стабильными к действию контактного электрического поля и частично к действию излучения [30]. Такие кристаллы получают при выращивании в магнитном поле. Но как выяснилось, данное полезное свойство сохраняется в течении ограниченного времени (порядка 6 месяцев). Несмотря на то, что кристаллы, выращенные в магнитном поле, являются стабильными к энергетически сильным воздействиям, в тоже время, экспериментально показано, что они подвергаются интенсивному старению в магнитном поле Земли, если определенным образом ориентированы относительно линий магнитной индукции. В связи с этим, являются актуальными исследования процесса разложения кристаллов азида серебра, выращенных различными способами, в слабом магнитном поле. Практическая значимость подобных исследований очевидна, поскольку полученные результаты моделируют реальные условия хранения и эксплуатации высокочувствительных материалов, являющихся модельными объектами химии твердого тела

Цель работы:

экспериментальное исследование медленного разложения, инициированного действием слабого постоянного магнитного поля (Н=0,5-3000 Э), в кристаллах азида серебра, выращенных в однородном и неоднородном магнитных полях в зависимости от:

а) времени воздействия инициирующего поля;

б) времени хранения кристаллов после получения.

1. Литературный обзор

1.1. Свойства азида серебра

1. Физико-химические свойства азида серебра

Азид серебра – белое кристаллическое вещество, обладающее светочувствительностью и способное разлагаться от удара и трения, претерпевать как взрывное [1], так и медленное разложение под действием внешних факторов [2].

Теплота образования азида серебра = 66,8 ккал/моль [2,3,4,5];

плотность монокристалла AgN₃ равна 4,81 г/см³ . При нагреве азид серебра детонирует выше температуры плавления (приблизительно 250 – 350 ⁰С) [2,5]. Теплота разложения до металла равна 74 ккал/моль [2,3].

Стандартный потенциал полуэлемента AgN₃/N₃^-– при 21⁰С составляет +0,384 В: растворимость азида серебра в воде была определена электрохимическим путем 8,410^-3 г/л при 18⁰С [4], теплоемкость при Т = 250⁰С составляет Ср = 0,117 ккал/(кгград) [4].

Азид серебра практически не растворяется в воде и в органических растворителях, однако, хорошо растворим в водном растворе тиосульфата натрия и смеси азотной кислоты с перекисью водорода [5].

Водный аммиак (28-30%) или безводный фтористый водород растворяют его как комплекс: при выпаривании растворов азид вновь остается неизменным. При растворении азида серебра в аммиаке из раствора легко выпадают бесцветные кристаллы длиной около 10 мм [6]. В зависимости от концентрации азида серебра в растворе морфология кристаллов может быть различной [6]: при низких концентрациях получаются игольчатые кристаллы, при более высоких – пластинчатые. В азотной кислоте азид растворяется с химическим разложением, при этом выделяется газообразный НN₃. При экспозиции на свету азид серебра чернеет, поскольку образуется коллоидное серебро и выделяется азот.

Ион азида имеет линейную структуру (N=N=N) и расстояния между атомами азота в этом случае равны примерно 1,16 [1]. Азидная группа связана с ионом металла обоими концами.

Ион азида является умеренным восстановителем, и этот факт обычно используют при уничтожении азидов.

При экспозиции на свету азид серебра становится сначала фиолетовым, а затем черным, т.к. в результате разложения на поверхности кристалла образуется коллоидное серебро [7].

При нормальных условиях азид серебра существует в виде  – модификации, имеет орторомбическую объемно-центрированную решетку с несколько искаженной структурой типа азида калия (Рис. 1.1.).

Рис. 1.1. Кристаллическая решетка азида серебра [6]

Параметры решетки азида серебра: a = 5,59  , b = 5,91  , c = 6,01  [6]. Расстояния от атома серебра до ближайших атомов азота составляют 2,56 и 2,79  соответственно[8,9]. В интервале температур от 16 ⁰С до 200⁰С азид серебра претерпевает необратимые полиморфные превращения ромбической модификации в моноклинную с параметрами a = 0,64908 нм, b = 0,60656 нм, c = 0,60656 нм, = 114,26 град. Выделяют четыре морфологических типа микрокристаллов AgN₃: игольчатый, пластинчатый, призматический, призматическо– бипирамидальный.

Кристаллические модификации азидов различаются по электрофизическим свойствам, меняются тип электронно-дырочной проводимости, симметрия и параметры элементарной ячейки [10].