ТЕРМОДИНАМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ РОЗПЛАВІВ СИСТЕМИ Bi–Ce
DOI:
https://doi.org/10.18524/2304-0947.2025.2(90).352370Ключові слова:
метод калориметрії, ентальпії змішування, бісмут, церій, розплави, інтерметаліди, лантаноїдиАнотація
Методом ізопериболічної калориметрії вперше визначено парціальні та інтегральні ентальпії змішування розплавів системи Bi–Ce при температурі 1220 ± 1 К у в широкому інтервалі складів. Встановлено, що мінімальне значення ентальпії змішування розплавів цієї системи −127 ± 14 кДж/моль припадає на склад з xBi = 0,5; ∆H̄∞Bi = −358 ± 70; ∆H̄∞Ce = −205 ±19 кДж/моль. Встановлено, що всі відомі ∆H̄∞Ce узгоджуються як з нашими, так і між собою, не дивлячись на те, що вони були визначені не прямим методом ЕРС.
Для підтвердження достовірності отриманих даних та пошуку загальних закономірностей термодинамічних характеристик сплавоутворення системи Bi–Ce, її розглянуто як член ряду подвійних систем Bi(Sb)–Ln(Ln-лантаноїд). Для цього проаналізовані ентальпії утворення і Тпл. інтерметалідів LnBi/LnSb, а також мінімальні значення ентальпій змішування розплавів (ΔHmin), різниць мольних об’ємів і електро-негативностей компонентів подвійних систем Bi(Sb)–Ln і побудовані їх залежності від порядкового номера лантаноїда. Показано, що всі залежності, крім різниць електроне-гативностей компонентів, симбатні між собою. Це свідчить про те, що термодинамічні властивості всіх фаз подвійних систем Bi(Sb)–Ln обумовлені розмірним фактором.
Сполуки LnSb утворюються з більшим з виділенням теплоти, ніж LnBi. Встановлено, що це обумовлено як меншим розмірним фактором, так і більшою різницею електро-негативностей компонентів систем Ln–Sb. Це корелює з тим, що Sb проявляє більш неметалічні властивості, ніж Bi, тому що Sb сильніший акцептор електронів.
Посилання
Lebedev V. A., Kober V. Y., Nichkov I. F., Raspopin S. P. Issledovanie metodom elektrodvizhushchikh sil sostoyaniya zhidkikh tseriy-vismutovykh rastvorov [Investigation of the state of liquid cerium-bismuth solutions by the electromotive force method]. J. Phys. Chem. 1971, 45(3), 569–572. [in Russian].
Yamshchikov L. F., Lebedev V. A., Nichkov I. F., Raspopin S. P., Shein V. G. Pervye teploty rastvoreniya tseriya v zhidkikh alyuminii, galii, indii, olove, svintse i vismute [The first heats of dissolution of cerium in liquid aluminum, gallium, indium, tin, lead, and smut]. Izv. vuzov. Cvet. metall. [Proceedings of Higher Education Institutions. Nonferrous metallurgy], 1983, (2), 64–66. [in Russian].
Kurata M., Sakamura Y., Matsui T. Thermodynamic quantities of actinides and rare earth elements in liquid bismuth and cadmium. J. Alloys Compd. 1996, 234(1), 83–92. https://doi.org/10.1016/0925-8388(95)01960-X
Castrillejo Y., Bermejo R., Martı́nez A. M., Barrado E., Dı́az Arocas P. Application of electrochemical techniques in pyrochemical processes – electrochemical behaviour of rare earths at W, Cd, Bi and Al electrodes. J. Nuclear Materials. 2007, 360(1), 32–42.
Dong W., Yang X., Zhang J., Sheng J. Thermodynamic investigations of liquid cerium-bismuth. J. Alloys Mater. Sci. 2008, 43(9), 3240–3244. https://doi.org/10.1007/s10853-008-2548-7
Egan J. J., Wiswall R. H. Applying thermodynamics to liquid-metal-fuel reactor technology. Nucleonics. 1957, 15(7), 104–106.
Ferris L. M., Mailen J. C., Smith F. J. Estimation of activity coefficients of barium and several lanthanide elements in liquid bismuth from distribution coefficient and thermochemical data. J. Less Common Metals. 1971, 25(1), 83–88. https://doi.org/10.1016/0022-5088(71)90068-3
Bayanov A. P., Serebrennikov V. V. Izuchenie termodinamicheskikh svoystv tseriya i erbiya v nekotorykh rasplavlennykh metallov metodom EDS [Study of thermodynamic properties of cerium and erbium in some molten metals by EMF method]. Ž. fiz. him. [Russian Journal of Physical Chemistry]. 1965, 39(3), 717–721. [in Russian].
Colinet C., Pasturel A., Percheron-Guegan A., Achard J. C. Enthalpies of formation of liquid and solid binary alloys of lead, antimony and bismuth with rare earth elements. J. Less Common Met. 1984, 102(2), 239–249. https://doi.org/10.1016/0022-5088(84)90320-5
Li J., Cai Y., Chen Q., Zhang H., Liu H. S., Jin Z. P. Thermodynamic modeling of Fe–Ce–Bi system and explanation of interfacial reaction in Fe-45 at%–Ce/Bi couple. Calphad. 2012, 38, 133–139. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2012.05.004
Yamana H., Sheng J., Souda N., Moriyama H. Thermodynamic properties of lanthanide metals in liquid bismuth. J. Nucl. Mater. 2001, 294(3), 232–240. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(01)00492-5
Lebedev V. A. Izbiratelnost’ zhidkometallicheskikh elektrodov v rasplavlennykh galogenidakh [Selectivity of liquid metal electrodes in molten halides]. Chelyabinsk: Metallurgiya, 1993. 232 p. [in Russian].
Borsese A., Borzone G., Mazzone D., Ferro R. Heats of formation of Ce–Sb alloys. J. Less Common Metals. 1981, 79(1), 57–62. https://doi.org/10.1016/0022-5088(81)90051-5
Shevchenko M. A., Ivanov M. I., Berezutskiy V. V., Sudavtsova V. S. Termodinamichekie svoystva splavov dvoynoy sistemy Bi–Yb [Thermodynamic properties of alloys of the double system Bi–Yb]. Ž. fiz. him. [Russian Journal of Physical Chemistry]. 2016, 90(4), 500–512.
Dinsdale A. T. SGTE data for pure elements. Calphad. 1991, 15(4), 319–427. https://doi.org/10.1016/0364-5916(91)90030-N
Usenko N., Kotova N., Ivanov M., Berezutski V. Mixing enthalpies in binary Ce–Sb and ternary Ce–Co–Sb liquid alloys. Int. J. Mat. Res. 2013, 104(1), 46–50. https://doi.org/10.3139/146.110834
Colinet C. The thermodynamic properties of rare earth metallic systems. J. Alloys Compd. 1995, 225(1–2), 409–422. https://doi.org/10.1016/0925-8388(94)07087-3
Dubini V. A., Kober V. I., Kochkin V. I., Nichkov I. F. Termodinamicheskie svoystva zhidkometallicheskikh rastvorov evropiy-vismut [Thermodynamic properties of europium-bismuth liquid metal solutions]. Ž. fiz. him. [Russian Journal of Physical Chemistry]. 1985, 59(5), 1260–1269. https://doi.org/10.15407/materials2021.02.079
Shevchuk V. A., Kudin V. G., Romanova L. O., Podopryhora N. V., Sudavtsova V. S. Termodynamichni vlastyvosti i fazovi rivnovahy v splavakh systemy Bi–La [Thermodynamic properties and phase equilibria in alloys of the Bi–La system]. Vìsn. Odes. nac. unìv., Hìm. [Odesa National University Herald. Chemistry]. 2024, 29(2(88)), 117–128. https://doi.org/10.18524/2304-0947.2024.2(88).322136
Sudavtsova V. S., Shevchuk V. A., Romanova L. O., Ivanov M. I. Termodynamichni vlastyvosti rozplaviv systemy Bi–Eu [Thermodynamic properties of melts of the Bi–Eu system]. Uspìhi materìalozn. [Successes in Material Science]. 2021, (3), 90–99.
Sudavtsova V. S., Shevchuk V. A., Kudin V. H., Ivanov M. I. Termodynamichni vlastyvosti i fazovi rivnovahy v splavakh systemy Bi–Tm [Thermodynamic properties and phase equilibria in alloys of the Bi–Tm system]. Uspìhi materìalozn. [Successes in Material Science]. 2022, (3), 93–101. https://doi.org/10.15407/materials2021.03.093
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 В. А. Шевчук, В. Г. Кудін, Л. О. Романова, В. С. Судавцова
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
