Термодинамические свойства двойных оксидов системы Bi2O3-PbO
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
Курсовая работа по теме:
Термодинамические свойства двойных оксидов системы Bi2O3-PbO
ВВЕДЕНИЕ
Интенсивное развитие полупроводниковой техники, расширение сферы ее использования и создание принципиально новых видов приборов и устройств вызывает постоянную потребность в новых материалах, обладающих необходимым сочетанием оптических, электрических, фотоэлектрических и иных параметров. Поиск новых полупроводников часто ведется в направлении синтеза сложных многокомпонентных материалов. Интерес к таким материалам обусловлен не только возможностью сочетания в них разнообразных физических свойств, но и возможностью управления ими в зависимости от состояния исходных компонентов. Наряду с прикладным значением изучение таких материалов способствует выяснению общих физических закономерностей и механизмов электронных процессов, протекающих в твердых телах.
Цель данной курсовой работы - рассмотреть широко используемые методы получения тройных соединений в системе оксидов Bi2O3-PbO и описать некоторые методы исследования термодинамических свойств. Расiитать термодинамические свойства соединений этой системы и проверить экспериментально.
1 Литературный обзор
.1 Описание системы Bi2O3-PbO
Соединения на основе Bi2O3 iитаются одними из наиболее перспективных материалов, однако на сегодняшний день именно оксидные системы с полным правом можно отнести к менее изученным, что в первую очередь объясняется спецификой их природы, в том числе склонностью к образованию метастабильных состояний и агрессивным поведением жидкого оксида висмута. Последний фактор является сдерживающим при изучении свойств расплавов, содержащих Bi2O3, и в то же время значение подобных исследований трудно переоценить, поскольку служебные характеристики готовых изделий во многом определяются особенностями системы в жидком состоянии.
Один из путей преодоления экспериментальных трудностей - применение раiетных методов, что стало возможным в связи с появлением современных компьютерных средств. При таком подходе результат может быть получен быстрее и с меньшими материальными затратами, но его корректность определяется, прежде всего, качеством и полнотой исходной термодинамической информации. Недостаток последней и в ряде случаев несогласованность имеющихся данных обусловливают необходимость проведения дополнительных исследований или выполнения раiетов численными методами для пополнения баз данных и коррекции известных свойств.
Помимо прикладного значения, изучение висмутсодержащих материалов и реакций, идущих с их участием, способствует выяснению общих закономерностей изменения свойств и поведения неорганических систем под влиянием внешних факторов, развитию физико-химических аспектов металлургических процессов, расширению и углублению представлений о расплавленном состоянии вещества.
Особый интерес может представлять система Bi2O3-PbO. Исходные компоненты этой системы достаточно хорошо изучены и обладают рядом специфических особенностей. И PbO, и Bi2O3 лежат в основе получения диэлектрических пленок, стекол, поглощающих рентгеновские лучи, высоковольтных варисторов. На основе PbO был создан новый тип передающих телевизионных трубок "плюмбикон", чувствительных в широком диапазоне электромагнитного излучения (от рентгеновской до ИК-области спектра) и пригодных для цветного телевидения. Оксид свинца уже нашел применение в лазерной технике, в электрофото- и рентгенографии. Уже первые работы по исследованию физических свойств соединений системы Bi2O3- PbO выявили перспективы их практического применения как материала для литиевых батарей, пьезоэлектрических датчиков поверхностно акустических волн и др. Ниже представлена диаграмма системы Bi2O3- PbO (Рисунок 1).
Рисунок 1 - Диаграмма системы Bi2O3- PbO
1.2 Методы контроля фазообразования
1.2.1 Метод дифференциального термического анализа
Метод дифференциального термического анализа (ДТА) в современном виде является высокочувствительным и совершенным методом фазового анализа конденсированных гетерогенных систем, позволяющим определять наряду с термодинамическими параметрами веществ (теплоёмкость и её изменение, температура и энтальпия фазовых переходов) кинетические характеристики процессов в условиях линейного изменения температуры. Метод ДТА удачно сочетает в себе экспрессность и информативность с простотой конструкции и надёжностью термоаналитических ячеек.
Развитие метода ДТА и совершенствование его приложений обусловлено возрастающими требованиями к качеству исходных материалов и готовой продукции, рациональному использованию сырья, разработке новых технологических процессов.
Метод ДТА особенно эффективен при первичном исследовании веществ и определении температурных областей фазовых переходов. Сущность этого термографического метода заключается в изучении фазовых превращений, совершающихся в системе или индивидуальных веществах, по сопровождающим эти превращения тепловым эффектам. По законам термодинамики у границ фаз в многокомпонентных системах должен проявиться тепловой эффект (дополнительное выделение или поглощение тепла), который и фиксируется на кривой ДТА. Компоненты системы, составляющие механическую смесь, могут быть легко обнаружены по тепловым эффе