Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Кржижановский Р.Е. Теплофизические свойства неметаллических материалов (окислы) справ. кн

.pdf
Скачиваний:
56
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
15.86 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

6-2. Кристаллическая структура

 

 

 

 

 

Существуют две модификации двуокиси гафния: 1) моноклинная,

или ромбичес­

кая; 2) тетрагональная [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура перехода моноклинной модификации в гексагональную 1700—

1800° С [11].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В табл. 6-1 приводятся постоянные решеток обеих модификаций двуокиси гафния-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

6-1

 

 

 

 

Постоянные

решетки двуокиси гафния

[142]

 

 

 

Т е м п е р а т у р а , "С

 

а,

А

 

Ь, А

 

о

 

Р

 

 

С и м м е т р и я

 

 

 

 

с, А

 

 

 

 

 

Комнатная

 

 

 

5,11

 

 

5,14

 

5,28

99° 44'

 

Моноклинная

 

1640±20

 

 

 

5,21

 

 

5,15

 

5,43

98° 48'

 

 

»

 

 

1920±20

 

 

 

5,14

 

 

 

 

5,25

 

Тетрагональная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-3.

Плотность

 

 

 

 

 

 

Теоретическая плотность двуокиси гафния: для

моноклинной

модификации

9680 кг/м3 [11, 13], 1030 кг/м3

 

[199]; для тетрагональной

модификации 11010

кг/м3

[11],

10010 кг/м3

 

[142].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-4. Тепловое расширение

 

 

 

 

 

 

В

интервале

температур

 

20—1700° С коэффициент

линейного

расширения

дву­

окиси

гафния

6,45• 10~6

град~[1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В табл. 6-3 приведены данные разных авторов по линейному расширению дву­

окиси

гафния

в

различных

температурных интервалах.

 

 

 

 

 

В табл. 6-2; 6-4 и на рис. 6-1 и 6-2 приводится зависимость линейного расширения

двуокиси гафния от температуры, добавок

и структуры.

 

 

 

 

 

 

0

200

400

600

800

1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т,"к

 

 

2,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 і

 

 

2,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0

 

1 2,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А А

 

 

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оп»

 

І

 

А

4

 

 

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С0

 

 

 

і

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛО

 

 

А

4

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

0 А\

пА ,'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0

 

 

й J

:

• •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t;c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-200

 

0

200

400

600

800

1000 1200 1400 1600 1800 2000

22002400

 

Рис. 6-1. Зависимость относительного удлинения двуокиси гафния от температуры и стабилизирующих добавок

Характеристика образцов к рис. 6-1

О б о з ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т е м п е р а ­

 

 

 

 

 

 

 

 

н а ч е ­

 

 

 

Х и м и ч е с к и й состав

 

 

 

т у р н ы й

 

 

П р и м е ч а н и е

Источник

ние

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и н т е р в а л

 

 

 

 

 

 

 

 

О

 

97,7%

Н Ю 2 ; 2,3% СаО

 

 

 

20—1300

 

Плотность

 

[142]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8390

кг3

 

 

 

 

0,1%

Т і ; 0 , 1 % Fe;0,l% Si;0,06%

20—1300

 

Пористость

 

[142]

 

Al; 0,0002% Zr

MgO

 

 

 

20—1350

 

 

10%

 

 

[1441

п

 

97,9%

НЮ,:

2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л

 

95,4%

HfOs ;

4,6% MgO;

 

 

 

20—1350

 

Нестабилизи­

 

[144]

 

 

1%

Hf; l%~Zr; 0 , 5 - 1 %

Fe; 0,5—

20—1350

 

 

[144]

 

1,0%

Si;

0,1—0,5%

Me;

 

0 , 0 5 -

 

 

 

рованная

 

 

 

 

0,1%

Ті;

0,5—0,1%

Ca;

0,005—

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01%

A l ; 0,001—0,005%

Mn, Cu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н Ю 2 ,

свободный

Zr

 

 

 

 

400—1300

I

То же

 

 

145]

о

 

Н Ю 2

+

15%

Y 2

0 3

 

 

 

 

 

80—2410

I Спечен образец

 

146]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при 968° С

 

 

 

 

 

Нестабилизированная

Н Ю 2

 

80—2410

|

То же, А —

 

146]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нагревание;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

— охла­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ждение

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е .

Образц ы

+ .

• ,

А

имеют

м о н о к л и н ную

к р и с т а л л и ч е с к у ю

с г р у к -

т у р у , с т р у к т у р а

остальны х о б р а з ц о в

н е у к а з а н а .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

6-3

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

6-4

 

Средние

коэффициенты

 

 

 

 

Средний

коэффициент

линейного

 

 

 

 

 

расширения образцов

из двуокиси

гафния

линейного расширения двуокиси

 

 

 

с добавками

Y 2

0 3

99% ,

 

 

 

 

 

 

гафния

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обожженных при 968° С [146]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И н т е р в а л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И н т е р в а л

 

 

н ю , +

 

Н Ю , +

 

т е м п е р а т у р

а . 10е

град'1

И с т о ч н и к

 

т е м п е р а т у р

 

+

10%

Y 2

O s

+

15% Y 2

O a

 

°С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—231 + 287

 

6,12

 

[146]

 

 

—231 + 287

 

 

9,72

 

 

9,25

 

—231-М 468

 

7,06

 

[146]

 

 

287+847

 

 

10,27

 

 

10,18

 

20—1700

 

6,45

 

 

[11]

 

 

847+ 1407

 

12,05

 

 

11,7

 

250—1300

 

5,8

 

[12,

142]

1407+1967

 

12,7

 

 

12,85

 

 

 

 

 

(моно­

 

 

 

 

 

 

1967+2247

 

12,78

 

 

13,31

 

 

 

 

клинная)

 

 

 

 

 

—231+1239

 

10,48

 

 

10,16

 

287—847

 

6,84

 

[146]

 

 

—231 + 2247

 

11,4

 

 

11,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,4

300

500

700

900

ffQQ

1300 1500 1700

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

Рис.

6-2. Зависимость

от­

 

 

f,o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

носительного

 

удлинения

 

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

образца

из

6 Н Ю 2 - Т а 0 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

от

температуры

[144]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е с и Н Ю , ; 1% T h ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,05—1% V ; 0,1—0,5 Na,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01—0,05% A l , Ті; примес и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а г 0 5 : 1%

Та , 1% Si; 0 , 0 5 -

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1%

F ,

Ті

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-02

0

200

WO

800

800

1000

1200 '1400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

 

 

6-5. Термодинамические свойства

 

 

 

При

температуре

25° С

удельная

теплоемкость двуокисии

гафния

107,1 кдж/(кмоль-град)

[25,58 калі (моль-град)

] [11].

 

 

 

 

Зависимость теплоемкости двуокиси гафния от температуры, рассчитанная по

формуле

Ср

= 17,39 +

2,0810" 3Т — 3,48- 1 0 5 Т - 2 ,

кал/(моль-град),

приведена

ниже:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура,

°К

298

300

400

500

600

700

800

900

1000

Теплоемкость,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кдж/(кмоль

• град)

59,0

59,5

67,16

71,3 79,99 75,9 77,50 78,9 80,05-

кал/(моль

• град)

14,09

14,21

16,04

17,03 17,67 18,13 18,51 18,83 19,12

Температура,

°К

1100

 

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

Теплоемкость,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кдж/(кмоль

• град)

81,2

82,27

83,3

84,24

85,2

86,16

87,2

88,01

кал/(моль

• град)

19,4

19,65

19,89

20,12

20,36

20,58

20,81 21,02

Ниже приведены значения некоторых термодинамических свойств двуокиси raij ния при комнатной температуре и температуре плавления:

 

— 1 137 000

кдж/кмоль

(—271,5 ккал/моль)

[11]

^ 2 9 8

— 1 084 000

кдж/кмоль

(—259 ккал/моль)

[11]

 

124,4 кдж/(кмоль-град)

[29,7 кал/(моль-град)]

[11]

 

71 000 кдж/кмоль (17 ккал/моль)

[16]

Зависимость термодинамических свойств двуокиси гафния от температуры при­ ведена в табл. 6-5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

6-5

 

 

 

Термодинамические свойства двуокиси гафния [36]

 

 

 

 

 

Ну Я 2 9 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а о.

кдж

кал

кдж

кал

 

кдж

 

кал

 

кдж

 

кал

 

моль

моль

КМОЛЬ

МОЛЬ

 

КМОЛЬ

МОЛЬ

КМОЛЬ

 

моль

 

 

 

 

 

298

 

 

 

 

62,0

14,81

 

114

000

— 266

050

— 1 054

000

—251

750

400

6

490

1 550

82,1

19,61

113

000

— 265

900

— 1 034

000

— 246

900

500

13 190

3

150

93,1

22,24

 

112

000

— 265

650

— 1 014

000

— 242

150

600

20

520

4 900

106,3

25,40

 

111

000

— 265

350

— 994

600

— 237

550

700

28

050

6

700

118.0

28,19

 

109

000

— 264

950

— 975

400

— 232

950

800

35

800

8

550

128,4

30,67

 

108

000

— 264

600

— 957

400

— 228

650

900

43

750

10 450

137,7

32,88

106 000

—264

200

— 938

300

— 224

100

1000

51

710

12

350

146,0

34,88

105

000

— 263

850

— 919

900

— 219

700

1100

59

870

14 300

153,7

36,72

103 000

—263

400

— 901

500

— 215

300

1200'

68

040

16 250

160,9

38,42

102

000

— 263

100

— 884

300

— 211

200

1300

76

200

18 200

167,5

40,00

100

000

— 262

600

— 866

300

'—206

900

1400

84

580

20 200

173,7

41,48

098

000

— 262

200

— 847

900

— 202

500

1500

92

950

22

200

179,5

42,87

096

000

— 261

850

— 830

500

— 198

350

1600

101

500

24

250

185,0

44,19

094

000

— 261

350

— 813

700

— 194

350

1700

ПО

100

26

300

190,2

45,44

092

000

— 260

950

— 796

600

— 190

250

1800

1 18 900

28

400

195,2

46,63

— I 090

000

— 260

350

— 779

000

— 186

050

1900

127 700

30

500

200,0

47,76

— 1 085

000

— 259

100

— 759

500

— 181

400

2000

136 500

32 600

204,5

48,85

— 1 082

500

— 258

550

— 743

600

— 177

600

2500

 

 

 

 

 

 

— 1 071

000

— 255 850

—668 200

— 159 600

 

 

 

 

 

 

 

При температуре

50° С

коэффициент

теплопроводности

двуокиси

гафния

1,702 вті (м-град)

[0,0041

калі (см-сек-град)]

[30].

 

 

 

 

 

На рис. 6-3 показана зависимость коэффициента теплопроводности от темпера­

туры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

400 600

8001000

. 0,007ъ

 

 

 

 

 

 

 

- f

- 1 —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\0,006%

Рис. 6-3. Зависимость

коэффициента

теп­

 

 

 

 

\0,005 £

 

 

 

 

OfiOU %

лопроводности двуокиси

гафния от

тем­

 

 

 

 

 

 

0,003 %

 

пературы

[152]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< І 2

 

 

 

0,002 §

 

 

 

 

 

 

 

-200

0

 

t,°c

1OftOI0,000

^

 

 

 

 

 

 

 

200 400 600800

 

 

 

 

 

 

6-7. Электрические свойства

 

 

 

 

Двуокись гафния — изолятор, имеющий при температуре 400° С удельное элек­

тросопротивление 5- 107

ом-м

[11 ] , при температуре

1500° С 10 ом-м.

[11 ] .

 

Магнитная восприимчивость равна —8,8- 10~6 кг'1

[11].

 

 

 

Зависимость электросопротивления двуокиси гафния от температуры приво­

дится на рис. 6-4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,8 500

750

1000

1250

1500Т°К

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6-4. Зависимость удельного электро­ сопротивления двуокиси гафния от тем­ пературы

О б р а з е ц с о д е р ж и т : 0,1%

T i , 0 , l F e ,

Si; 0,6 % A l ;

0,0002% Z r , материал

о б ж и г а л с я

пр и 1600° С

в течение

2 ч [142]

 

6-8. Оптические свойства

Цвет моноклинной двуокиси гафния белый [199]. Показатель преломления мо­ ноклинной двуокиси гафния 1,98—2,02 [142].

6-9. Взаимодействие с другими веществами

По химическим свойствам двуокись гафния сходна с Z r 0 2 ; химически стойка. Причина, ограничивающая применение, — стоимость [11]. Дл я моноклинной Н Ю 2 устойчивость 1700° С, для тетрагональной более 1700° С [142.]

 

 

РАЗДЕЛ

СЕДЬМОЙ

 

 

 

 

 

 

ДВУОКИСЬ ГЕРМАНИЯ (Ge02 )

 

 

 

 

 

7-1. Общие сведения

 

 

 

 

 

Молекулярная масса

 

 

104,588

 

 

 

Температура

плавления

 

 

1116°С

[16]

 

 

Температура

кипения

 

 

2352° С

[16]

 

 

 

7-2. Кристаллическая структура

 

 

 

Энергия

кристаллической решетки

12 840 ООО кдж/кмоль

(3066 ккал/моль)

[167].

В табл.

7-1 приведены данные о кристаллическом строении окиси германия.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7-І

 

Кристаллические

модификации

двуокиси

 

 

С о е д и н е н и е

Сингония

и ти п

р е ш е т к и

 

 

 

О

 

П а р а м е т р р е ш е т к и , А

 

 

 

 

 

 

a-Ge02

(нераствори­

Тетрагональная, типа Sn02

а =

4,404; с =

2,858

мая форма)

 

 

 

 

 

 

 

 

P-Ge02

 

Тригональная,

типа

a-

а =

4,982; с =

5,659

 

 

Si0 2

 

 

 

 

 

 

7-3. Плотность

Плотность стекловидной Ge0 2 для различных образцов в зависимости от их обработки 3609—3667 кг/м3 [153, 154].

7-4. Тепловое расширение

В табл. 7-2 приведены данные разных авторов по линейному расширению дву­ окиси германия в различных температурных интервалах.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7-2

Средние коэффициенты линейного расширения двуокиси германия

И н т е р в а л

 

 

 

П р и м е ч а н и е

Источник

т е м п е р а т у р

а - 1 0 е ,

град'1

 

°С

 

 

 

 

 

 

 

25—350

7,59

 

Стекловидная

Ge02

[155]

25—410

7,57

 

 

»

Ge02

[154]

25—480

9,98

 

Гексагональная

Ge02

[155]

25—500

9,50

 

 

»

 

Ge02

[156]

25—480

5,36

 

Тетрагональная

Ge02

[155]

400—800

8,5

 

То

же, вычисленное значение

[157]

400—800

7,0

 

То же, измеренное значение

[157]

400—800

3,8

 

То

же, вдоль

оси с

[157]

400—800

10,8

 

То

же, вдоль

оси а

[157]

Зависимость относительного расширения двуокиси германия от температуры приведена на рис. 7-1 и в табл. 7-3.

ш

вію

800

woo

1200

то

1 I

' і

1 1

' 1

T 1

г

Рис. 7-1. Зависимость относитель­ ного расширения двуокиси германия от температуры

 

 

 

 

Таблица 7-3

 

Характеристика образцов к рис. 7-1

 

 

 

Т е м п е р а ­

 

 

О б о з н а ­

К р и с т а л л и ч е с к а я

т у р н ы й

П р и м е ч а н и е ,

источник

ч е н и е

с т р у к т у р а

и н т е р в а л

 

 

°С

 

 

Тетрагональная,типа рутил

50—1000

 

[157]

То же

50—800

Вдоль оси

[157]

О

»

50—1000

Вдоль оси

[157]

»

50—600

1155]

Л

Гексагональная Ge0.2

50—500

[155]

Стекловидная

50—400

[155]

 

7-5. Термодинамические свойства

 

При температуре

25° С

удельная

теплоемкость двуокиси

германия

46,555 кдж/(кмольград)

[11,119

кал/(мольград)} [16].

 

В табл. 7-4—7-5 приведена зависимость теплоемкости от температуры.

Ниже приведены значения некоторых термодинамических свойств двуокиси гер­

мания при

комнатной темпераруре, температуре плавления и кипения:

 

А Я а В

8

. . .

—538 400 кдж/кмоль (—128,6 ккал/моль)

[16]

A S 2 9 8

 

. . .

52,3 кдж/(кмоль•

град) [12,5 кал/(моль-град)\

[16]

Д Я П Л

. . .

4400 кдж/кмоль

(10,5 ккал/моль)

[16]

Д # к и п . • • 255 000 кдж/кмоль (61 ккал/моль)

[16]

 

 

Удельная теплоемкость

двуокиси

германия

[16]

 

 

 

 

 

Т е п л о е м к о с т ь

 

і

 

 

 

 

Т е п л о е м к о с т ь

 

Т е м п е р а т у р а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

° К

 

кдж

 

кал

 

і Т е м п е р а т у р а

кдж

кал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(кмоль-град)

(моль-град)

 

 

 

(кмоль-град)

(моль-град)

 

298

 

44,42

10,61

 

800

 

51,92

12,40

 

400

 

46,60

 

 

 

 

900

 

53,09

12,68

 

 

11,13

 

1000

 

54,22

12,95

 

500

 

48,15

11,50

 

1100

 

55,35

13,22

 

600

 

49,49

11,82

 

1200

 

56,48

13,49

 

700

 

50,75

12,12

 

1300

 

57,57

13,75

 

П р и м е ч а н и е .

Р а с с ч и т а н о

по ф о р м у л е

=

10,4 -f-

2,6-

10 — 3

7* — 0,5- 1 0 5

Г - ' ,

калКмоль-

град).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

7-5

Молярная теплоемкость плавленой двуокиси германия при низких

 

 

 

температурах

(плотность

образна 3609 кг/м3)

[І53]

 

 

 

 

 

Т е п л о е м к о с т ь

 

 

 

 

 

 

Т е п л о е м к о с т ь

 

Т е м п е р а т у р а

кдж

 

кал

 

Т е м п е р а т у р а

кдж

кал

 

° К

 

 

 

 

° К

 

 

 

 

 

(кмоль-град)

(моль-

град)

 

 

 

(кмоль-град)

(моль-град)

 

2,357

 

0,0031

0,00074

 

7,444

 

0,217

0,05185

2,479

 

0,0034

0,00082

 

8,443

 

0,322

0,07685

2,867

 

0,0055

0,00132

 

9,486

 

0,441

0,1054

 

2,964

 

0,0061

0,00147

 

10,561

 

0,593

0,1416

 

3,404

 

0,0101

0,00241

 

11,823

 

0,791

0,1890

 

3,469

 

0,0106

0,00254

 

13,606

 

1,120

0,2675

 

3,961

 

0,0176

0,00420

 

15,147

 

1,426

0,3405

 

4,480

 

0,0305

0,00729

 

16,511

 

1,735

0,4144

 

4,979

 

0,0514

0,01228

 

17,991

 

2,064

0,4930

 

5,468

 

0,0773

0,01847

 

19,454

 

2,396

0,5723

 

6,336

 

0,1324

0,03163

 

20,985

 

2,762

0,6598

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22,737

 

3,196

0,7634

 

П р и м е ч а н и е .

О б р а з е ц

изготовлен

и з 150 г GeO , который

п л а в и л с я в п л а т и н е ,

в ы д е р ж и в а л с я 20

мин пр и 1600°

С и

20

мин

пр и

1540°

Г,

о х л а ж д а л с я

на

в о з д у х е .

 

7-6. Оптические свойства

Коэффициент преломления плавленой двуокиси германия 1,606 [153]. Цвет — белый [82].

РАЗДЕЛ

ВОСЬМОЙ

ОКИСЛЫ

ЖЕЛЕЗА

8-1. Общие сведения

Молекулярная масса:

71,846

FeO

Fe 3 0 4

231,537

Fe 2 0 3

159,691

Температура

плавления:

 

 

 

 

FeO

 

1368° С

(рекомендо­

[16];

 

 

 

1377° С

ванное зна­

[36];

 

 

 

1420° С

чение)

[13]

 

Fe3 04

 

1597° С

(рекомендо­

[36];

 

 

 

1538° С

ванное зна­

[13, 30]

 

Fe 2 0 3

. •

1565° С

чение)

[13]

 

 

 

 

Температура

кипения:

 

 

 

 

FeO

 

2427° С

 

 

[16]

 

Fe 2 0 3

 

1457° С

(разла­

[16, 36]

 

 

 

 

гается)

 

 

 

 

8-2. Кристаллическая структура

 

 

 

Энергия

кристаллической решетки 4 036 000 кдж/кмоль

(964

ккал/моль)

[167]

Данные

по кристаллической структуре окислов железа

приводятся в табл. 8-1

и 8-2.

 

 

 

 

Таблица

8-1

 

 

 

 

 

 

 

Кристаллическая структура окислов

железа [16]

 

 

О к и с е л и модификация

Сингония и ти п р е ш е т к и

FeO (закись)

a-Fe3 04 P-Fe3 04 (магнетит)

a-Fe2 03 (окись, гематит)

P-Fe2 Os

y-Fe2 03 (магнитная окись)

6-Fe.03

Кубическая,

типа

NaCl

«

типа

M g A l 2 0 3

«

типа

M g A l 2 0 3

Тригональная, типа

Fe2 03

«

типа

А1 2 0 3

Кубическая,

типа

А 1 2 0 3

Гексагональная

Температура и теплота превращений одних модификаций железа в другие [16, 36]

П а р а м е т р

о

р е ш е т к и , А

а= 4,299

а= 8,44

а= 8,37

а5,42 ч = 55° 17'

а= 5,036 с = 13,763

а= 8,4

а= 5,580 с = 4,832

Таблица 8-2

окислов

 

Т е м п е р а т у р а

АН п р е в р а щ е н и я

М о д и ф и к а ц и я окислов

 

 

п р е в р а щ е ­

 

 

 

н и я , °K

кдж/кмоль

ккал/моль

a-Fe3 04 a-Fe2 03 P-Fe2 03

- P-Fe3 04 ~> P-Fe2 Os -> Y-Fe2 03

900

0

0

950

—670

—0,16

1050

0

0

8-3. Плотность

Теоретическая плотность окислов

железа:

 

FeO

5870 кг/м3

[13]

Fe 3 0 4

5180 кг/м3

[13];

 

5060 кг/м3

[174]

Fe„0 3

5240 кг/м3

[13]

 

 

 

8-4. Тепловое расширение

 

 

 

Н а р и с . 8-1 и в табл.

8-3 приводится зависимость

относительного удлинения

окислов железа от температуры.

 

 

 

 

 

 

 

Средний коэффициент линейного расширения закиси железа (FeO) в интервалах

температур от 100° С до указанных представлен ниже:

 

 

 

Температура,

°С

 

 

200

400

600

800

 

1000

а - 1 0 е ,

град'1

по источнику

 

 

 

 

 

 

[158]

 

 

 

12,4

12,3

12,6

13,4

 

15,2

[159]

 

 

 

10,9

11,4

12,0

(12,6)*

(13,2) *

В работе

[160] для 800° С а = 8,1- 10'6

град'1.

 

 

 

 

 

100

300

500

700

900

1100

1300

1500

 

2,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 f,°

0,5

0,0

' -200 0

200 W0 600 800 1000 1200

Обозна­ чение

Рис. 8-1. Зависимость относительного удлинения окислов железа от температуры

Характеристика образцов к рис. 8-1

Таблица 8-3

 

 

П л о т ­

Т е м п е р а ­

 

Х и м и ч е с к и й состав

т у р н ы й

П р и м е ч а н и е , источник

ность

и н т е р в а л

 

кг/м3

°С

 

О

FeO

_

—1994-400

Испытывалось в атмос­

 

 

 

 

фере дилатометрическим

 

 

 

методом [161]

90% FeO

5542

100—1010

[159]

О

FeO

200—1000

[158]

Л

Fe 2 0 3

5222

100—1200

[159]

Fe3 04

20—700

іМонокристалл [162]

 

(магнитный

железняк)

 

 

*

Получено экстраполяцией.

 

 

8-5. Термодинамические свойства

Удельная теплоемкость окислов железа при комнатной температуре [43]:

FeO

52,04 кдж/(кмоль-град)

[12,43 калі (моль-град)]

Fe 2 0 4

143,5 кдж/(кмоль-град)

[34,28 кал/(моль• град)]

Fe 2 0 3

104,8 кдж/(кмоль-град)

[25,04

кал/(моль-град)]

В табл. £-4—8-6 приводится зависимость удельной теплоемкости окислов железа от температуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 8-4

 

 

Удельная теплоемкость окислов железа [10]

 

Т е п л о е м к о с т ь при т е м п е р а т у р е ,

°С

 

 

 

О к и с е л

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е

0

100

300

500

700

900

 

 

 

0,699

0,737

0,766

0,796

0,816

0,837

Истинная

теплоемкость

0,167

0,176

0,183

0,190

0,195

0,200

 

 

 

FeO

 

 

 

 

 

 

 

 

0,699

0,720

0,745

0,758

0,775

0,783

Средняя

теплоемкость

0,167

0,172

0,178

0,181

0,185

0,187

 

 

 

0,615

0,724

0,854

0,955

1,047

Истинная

теплоемкость

0,147

0,173

0,204

0,228

0,250

 

 

 

 

Fe2 03

 

 

 

 

 

 

 

 

0,615

0,674

0,754

0,816

0,867

Средняя

теплоемкость

0,147

0,161

0,180

0,195

0,207

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е .

В д р о б н ы х о б о з н а ч е н и я х числитель в кдж/(кг-град),

з н а м е н а т е л ь

вккал/(кг-град).

Таблица 8-5

Молярная теплоемкость различных модификаций окиси железа при низких температурах [43]

 

>

 

Т е п л о е м к о с т ь

при т е м п е р а т у р е ,

° К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О к и с е л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

25

50

100

150

200

298,1

FeO

 

(0,0837)

(1,005)

(6,07)

(24,5)

(41,87)

49,11

52,04

 

(0,02)

(0,24)

(1,45)

(5,85)

(10,00)

11,73

12,43

 

 

Fe 3 0

 

(0,251)

(3,56)

(15,58)

56,65

92,82

116,6

143,5

4

(0,06)

(0,85)

(3,72)

13,53

22,17

27,85

34,28

 

 

Fe2 0

3

(0,21)

(3,29)

11,97

32,03

56,19

76,50

104,8

(0,05)

(0,77)

2,86

7,65

13,42

18,27

25,04

 

 

П р и м е ч а н и е .

В д р о б н ы х

о б о з н а ч е н и я х числитель в кджКкмоль-град),

знаме ­

натель в

 

калКмоль-град).