Сборник материалов VIІІ международной научной конференции студентов и молодых ученых «Наука и образование 2013»

326 

ӘОЖ 546.87.541.1 :548.734 

BіMgMn

2

О

5,5

 МАНГАНИТІНІҢ СИНТЕЗІ ЖӘНЕ ҚҦРЫЛЫСЫ 

 

М.М.Матаев -х.ғ.д., профессор, О.Кәдірхан - магистрант,  

А.Н.Оразымбетова -химия магистрі, оқытушы  

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университеті, Алматы 

 

        Қазіргі  заманғы  бейорганикалық  химияның  дамуы  жаңа  заттарды  синтездеп,  олардың 

физика  –  химиялық  қасиеттерін  қарастыруға  байланысты.  Электронды  техниканың  дамуы 

және  олардың  ӛнеркәсіп  пен  ауыл    шаруашылығының  әртҥрлі  салаларына  кӛптеп  ене 

бастауы,  келешекте  бағалы,  қызықты  материалдарды  синтездеуді  кезекті  басты  мәселе  етіп 

қояды.  Жоғары  сапалы  манганит  және  оның  оксиді  лазерлік  оптикада,  кейбір  жартылай 

ӛткізгішті 

қҧрылғыларда, 

фотокӛбейткіштердегі 

фотокатодтарда, 

термоэлемент 

материалдарындағы    шикізаттардың    синтезінде,  космосты  игеруде,  магнитометрияда, 

медициналық  томографияда,  ықшамдалған  және  арзан  трансформаторлар  ретінде  т.б. 

салаларда қолданылуында [1,2,3]. 

       Жаңа  бейорганикалық  поликристалдарды  іздестіру,  олардың  бағытталған  синтездеу 

технологияларын  жасау,  электрондық  техника  ӛндірісіне  қажетті  электрофизикалық 

қасиеттері  жоғары  қосылыстарды  алу,  олардың  физико-химиялық  қасиеттерін  шешу  осы 

мақаланың негізгі мақсаты. 

       Зерттеудің  нысаны  ретінде:  қатты  фазалы  реакция  бойынша  Bi

2

O

3

-MgO  –  Mn

2

O

3 

ҥштік 

жҥйесінен алынды.  

       Синтез  жоғары  температурада  қатты  фазалық  әдіс  арқылы  стехиометриялық  қатынаста 

алынған  Bі

2

О

3

,  Mn

2

О

3

  және  сілтілі  -  жер  металл  оксидтерінің  байланысуы  арқылы  іске 

асырылды.  Аралас  висмут  және  сілтілі-жер  элементтерінің  манганиттерін  синтездеу  келесі 

реакция теңдеулері бойынша жҥргізілді:  

 

2MgСО

3

+ Bі

2

О

3

+2Mn

2

О

3

=2BіMgMn

2

О

5,5

+2СО

2

 ↑ 

 

      Бастапқы 

заттардың  қоспасы  агат  ступкада  жақсылап  араластырылды  және 

ҧнтақталынып,  алунд  тигельге  салынды.  Осылай  дайындалған  қоспаны  ауада,  муфель 

пешінде  600

0

С  температурада  10  сағат,  800

0

С  температурада  24  сағат  ҧстау  арқылы 

термиялық  ӛңдеу  жҥргізілді  [4,5].  Тҥзілген  қоспаны  тағы  бір  рет  араластырып  600

0

С—та  3 

сағаттай, толық химиялық тепе-теңдік тҥзілгенше қыздырылды.  

        Алынған  заттардың  қҧрылысын,  қҧрамын    электронография  және  рентгенография 

әдістерімен  жҥргізілді.  Электрлік  дифракцияның  кӛрінісі    жарықтаушы  Philips  CM300 

(жылдамдатушы  қысым  300  кВ)    JEOL  6510EX  электрондық  микроскопында  алынды. 

Электрондық  микроскопта  зерттеу  жҥргізу  ҥшін  ҥлгілер  агат  ҧнтақтағышында  буталон 

астында ҥгіліп, аморфтық тесікті қабықпен жабылған мыс торына жағылып тҥсірілді.  

 

                        

           

                         (а)                                                                              (б) 

1-  сурет.  BiMgMn

2

O

5,5

  -50есе                                                  2-сурет.  BiMgMn

2

O

5,5

  -100есе  ҥлкейтілген  

кӛрінісі                                                             ҥлкейтілген кӛрінісі 

327 

1,2-суреттерден  байқағанымыздай  поликристалды    тҥзілімдердің  тҥзілуін,  олардың 

жалпы кӛрінісі пластинкалы жалпақ тҥрдегі шашыранды ақ-қара дақтар байқалады. 

 

             3-сурет.  BiMgMn

2

O

5,5

 поликристалл фазаның микроструктуралық кӛрінісі 

             4- сурет.  BiMgMn

2

O

5,5

 қосылысының қҧрамдық ерекшеліктері 

 

3-Микрофотосуретте  кристаллда  кӛрсетілген  бӛлігінде    қабаттардың  ӛсуі    бір  біріне 

паралельді  латеральді  мӛлшері  10  мкм  дейін.  Ренгендік  спектрлердің  (сурет-4)  анықтауы 

бойынша  кӛрсетілген бӛліктегі [002]   қабаттардағы беттік электрондарда кӛрші атомдардың 

арасындағы  электрондық  орбитальдардың  ішкі    жағдайы  мен  нәтиженің  ӛлшемдері  

кӛрсетілген. Тҥсірілу нәтижесінде қосылыстардың кӛлемді  кристалданатындығы байқалады. 

                                                                                                                                     1-кесте 

Элементтер 

кэв 

массасы 

қателік 

атом 

С 

0,277 

7,52 

0,07 

31,80 

О 

0,525 

7,36 

0,06 

23,35 

Mg 

1,253 

1,86 

0,07 

3,88 

Mn 

5,894 

30,40 

0,31 

28,11 

Bi 

2,419 

52,86 

0,29 

12,85 

 

    1- кестеде  мӛлшерлік нәтижелері кӛрсетілген. 

Есептелген және тәжірибелік (кесте 1)  қҧрамдық  мәндері  жуық  шамада бір-бірімен сәйкес 

келеді, ауытқу қателіктері бір пайыздан аспайды. 

2-кесте 

 

 

Қосылыс 

Сингония  Элементар ҧяшық 

параметрлері, А0 

Ҧяшық 

кӛлемі, 

(А0)3 

Z Тығыздықтар, г/см3 

ρ рентг.  ρпикн. 

BiMgMn

2

O

5,5

 

Тетрагон. 

5,68 

757,8 

4 

7,16 

7,20 

 

                                                 ρ рентг=ZM/vN=1,65·10-24ZM/v 

                                                                 vкуб=a3·10-24 

                                                   Ҧяшық параметрі 

                                                            a=d√h2+k2+l2  

2-кестеде           Синтезделген фазаның рентгенографиялық кӛрсеткіштері 

 

328 

 

 

 

 

5 сурет. BiMgMn

2

O

5,5

  фазасының рентгенограммасы 

5-суреттегі  рентгенограммалардан байқағанымыздай  BiMgMn

2

O

5,5

   қосылысы қара тҥсті  зат 

екенін дәлелдейді. 

Рентгенографиялық  зерттеулердің  нәтижелері  бойынша  кристалл  торларының 

параметрлері мен тығыздықтарының, қосылыс қҧрамына кіретін катиондардың ӛлшемдеріне 

(размеріне)  байланысты  нақты  тәуелділікті  байқау  қиын,  себебі  сілтілі-жер  металл 

қосылыстарының кристалл торларында әртҥрлі формулалық бірліктердің мӛлшері кездеседі, 

осыған  байланысты    қортындылай  келе  қатты  фазалы  әдіс  арқылы  алғаш    рет  қҧрамы 

BіMgMn

2

O

5,5

 тҥрінде болатын қосылыс синтезделініп алынды және олардың қҧрылыстарына 

рентгенографиялық және электронограммалық зерттеу жҧмыстары жҥргізілді. 

      Алынған  нәтижелер  манганиттердің    термодинамикалық,  бағытталған  синтез,                 

электрофизикалық 

қасиеттерін 

зерттеуге 

қызығушылық 

тудыра 

отырып, 

рентгенографикалық сипаттамалары бойынша ақпарат банкінде қолдануға мҥмкіндік береді. 

BiMgMn

2

O

5,5

  фазасының  қҧрылысы  бҧрмаланған  перовскиттің,  тетрагональды  сингонияда 

кристалданған поликаристалы. 

 

Қолданған әдебиеттер тізімі 

 

1.

 

Sammes 

N.M. 

Bismuth 

Based 

Oxide 

Elektrolytes 

–  Structure  and 

Lonic 

Conductivity//N.M.Sammes,. G.A/Tompaett. H.Nafe, F.Alginder// J.European Ceravic Society.-

1999.-V.19-P.1801-1826. 

2.

 

Sillen L.G. X-ray Studies of Bismuth trioxide// Arkif kemi. Miner. Geolog. – 1937. - 12A. - hf. 

4-1 

3.

 

Ramanan A., Gopalakrіshnan J., Rao C.N.R. //Mat.Res.Bull.-1981. –Vol.16, № 2.  – P. 169 – 

174 

4.  Матаев  М.М.,  Байбосынова  А.Т.,  Нурушова  А.Б.  Алдабергенов  М.К.  ―Синтез  и          

рентгенография  сложных  оксидов  типа  RSrBiO

4

  (R  –  La,  Nd,  Gd)‖//  Вестник  Евразийского 

университета. –2001. -№3. -С.180-183. 

Position [°2Theta] (Copper (Cu))

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Counts

0

1000

2000

N

o

. 

1

N

o

. 

2

N

o

. 

3

N

o

. 

4

N

o

. 

5

N

o

. 

6

N

o

. 

7

N

o

. 

8

N

o

. 

9

N

o

. 

1

0

N

o

. 

1

1

N

o

. 

1

2

N

o

. 

1

3

N

o

. 

1

4

N

o

. 

1

5

N

o

. 

1

6

N

o

. 

1

7

N

o

. 

1

8

N

o

. 

1

9

N

o

. 

2

0

N

o

. 

2

1

N

o

. 

2

2

N

o

. 

2

3

N

o

. 

2

4

N

o

. 

2

5

N

o

. 

2

6

N

o

. 

2

7

N

o

. 

2

8

N

o

. 

2

9

N

o

. 

3

0

N

o

. 

3

1

N

o

. 

3

2

N

o

. 

3

3

N

o

. 

3

4

N

o

. 

3

5

N

o

. 

3

6

N

o

. 

3

7

N

o

. 

3

8

N

o

. 

3

9

N

o

. 

4

0

N

o

. 

4

1

N

o

. 

4

2

N

o

. 

4

3

N

o

. 

4

4

N

o

. 

4

5

N

o

. 

4

6

N

o

. 

4

7

N

o

. 

4

8

N

o

. 

4

9

N

o

. 

5

0

N

o

. 

5

1

N

o

. 

5

2

N

o

. 

5

3

N

o

. 

5

4

N

o

. 

5

5

N

o

. 

5

6

N

o

. 

5

7

N

o

. 

5

8

N

o

. 

5

9

N

o

. 

6

0

N

o

. 

6

1

N

o

. 

6

2

N

o

. 

6

3

N

o

. 

6

4

 Program 2 (04.06.09)_2982

329 

5.  Матаев М.М.―Сложные висмутиты РЗЭ и стронция ‖  // Вестник КазНУ им.Аль-Фараби. –

2002. -№2. –С.143-146. 

 

 

ӘОЖ  546.87:541.  

КҤРДЕЛІ  ВИСМУТИТТЕРДІҢ ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ ФУНКЦИЯЛАРЫ 

 

Матаев М..М., Абдраймова М.Р., Алибаева А.Б. 

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университеті, Алматы 

 

Әдебиеттердегі мәліметтер бойынша кҥрделі висмутиттер термодинамикалық тҧрғыдан 

аз  зерттелген  қосылыстар  қатарына  жатқызуға  болады.  Анықтамаларда  висмутиттердің 

тҥзілу  энтальпиясын  ғана  табу  мҥмкіншілігі  бар,  ал  Гиббс  энергиясы  туралы  мәліметтер 

жоқтың қасы /1/.  

Висмутиттердің  термодинамикалық  функцияларының  кӛрсеткіштерін  есептеу  ҥшін  ионды 

инкрементті  әдісі қолданылды /2/.  Инкременттер заттардың термодинамикалық  қасиеттерін 

аддитивтік  принцип  негізінде  есептеуге  мҥмкіндік  береді.  Бҧл  жағдайда  заттың 

термодинамикалық  қасиетін  шартты  термодинамикалық  константаларды  қосып-азайту 

жолымен анықтауға болады. 

Кристалдық тҧздың стандартты тҥзілу энтальпиясы келесі формуламен сипатталады: 

 

































m

i

n

ж

ст

O

H

ерт

n

m

f

O

X

H

n

K

Me

H

m

O

X

Me

H









298

.

.

,

,

0

298

0

298

2

  

     (1) 

  

мҧндағы: Ме - металл; Х - тҧз тҥзуші элемент; О - оттегі; m, n - катион жєне анион заряды; α, 

β – тҧз тҥзуші элемент пен оттегі саны; H

і

298

(X

α

O

β

)

m- 

-  анионның энтальпиялық инкременті; 

H

0

298

Me

n+

(ерт.,  су,  ст.ж.) 

–  сулы  ортадағы  металл  ионының  стандартты  тҥзілу  энтальпиясы;  К  – 

пропорционалдық коэффициент. 

Ионды инкременттер әдісі бойынша тҧздардың стандартты Гиббс энергиясы, энтропия және 

жылу сыйымдылықтары келесі формулалармен есептеледі: 

 































m

i

n

ж

ст

О

Н

ерт

n

m

f

O

X

G

n

К

Me

G

m

O

X

Me

G









298

.

.

,

,

0

298

0

298

2

 

 

(2) 

     



























m

i

n

ж

ст

О

Н

ерт

n

m

O

X

S

n

К

Me

S

m

O

X

Me

S









298

.

.

,

,

0

298

0

298

2

                              (3) 





























m

i

P

n

ж

ст

О

Н

ерт

n

m

P

O

X

C

n

N

К

Me

S

m

O

X

Me

C









298

,

.

.

,

,

0

298

0

298

,

2

                        (4) 

 

Сілтілік металдар иондары ҥшін ΔH

0

298

, ΔG

0

298

, S

0

298

 мәндері Глушко В.П. анықтамаларынан 

алынды /1/. 

Пропорционалдық  коэффициент  заттың  термодинамикалық  кӛрсеткішінің  кристалды 

кҥйіндегі  және  оның  судағы  ерітіндісінің  стандартты  жағдайдағы  мәндерінің  қатынасын 

кӛрсетеді.  Кӛптеген  зерттеулердің  негізінде  полимерлі  тізбектің  ҧлғаюына  қарай  К 

коэффициенті тҧрақты сан деп алынады. Біздің жағдайымызда, сілтілік-жер элементтері (Ca 

жєне Sr) ҥшін К=1,19. N - ҧқсастық коэффициенті, заттың жылу сыйымдылығын есептегенде 

катиондардың  судағы  ерітіндісіндегі  стандартты  энтропияның  мәндері  қолданылады. 

Сондықтан, есептеуге  ҧқсастық коэффициенті енгізілген /3/. 

        Осы жолмен сілтілік, сілтілік-жер және бірқатар ауыспалы (3d-, 4f-) металдар висмутиттері 

ҥшін  стандартты  жағдайдағы  энтальпия,  энтропия  және  жылу  сыйымдылықтары  есептеп 

шығарылды  /4/.  Әдебиеттердегі  мәліметтерді  басшылыққа  ала  отырып,  висмутит-

иондарының  полимерлі  қосылыстары  жинақталды.  Осы  мәліметтердің  негізінде 

висмутиттердің гомологтық қатарлары қҧрылды. 

330 

     Висмуттың оттекті қосылыстарын келесі гомологтық қатарлар тізбектеріне орналастыруға 

болады: 

 

            BіO

2

-

 

 

    BіO

2

-

 

 

BіO

2

-

 

   BіO

2

-  

-----



  Bі

2

O

4

2-  

-----



  Bі

3

O

6

3-

  -----



  Bі

4

O

8

4-

......   

 

(5) 

 

 Bі

2

O

3

        

Bі

2

O

3

 

 

       Bі

2

O

3

 

   BіO

2

-

 -----



  Bі

3

O

5

-

  -----



  Bі

5

O

8

-

  -----



  Bі

7

O

11

-

 ......   

 

(6) 

 

    

BіO

3

3-

    

      BіO

3

3-

 

 

  BіO

3

3- 

         BіO

3

3-

  -----



  Bі

2

O

6

6-

  -----



  Bі

3

O

9

9-

  -----



  Bі

4

O

12

12-

......             (7) 

 

 BіO

2

-

   

    BіO

2

-

 

        BіO

2

- 

     BіO

3

3-

 -----



 Bі

2

O

5

4-

 -----



 Bі

3

O

7

5-

 -----



 Bі

4

O

9

6-

......   

 

(8) 

 

Bі

2

O

3

        Bі

2

O

3  

             

Bі

2

O

3

 

     BіO

3

3-

 -----



 Bі

3

O

6

3-

 -----



 Bі

5

O

9

3-

 -----



 Bі

7

O

12

3-

 ......  

 

(9) 

 

  BіO

3

3-

    

     BіO

3

3-

                BіO

3

3-

 

    Bі

2

O

5

4-

 -----



 Bі

3

O

8

7-

 -----



 Bі

4

O

11

10-

 -----



 Bі

5

O

14

13-

....... 

 

(10) 

 

    

Осы  қҧрылған  гомологтық  қатарлардың  негізінде  иондардың  тҥзілу  энтальпиясы 

инкременттерінің  мәндері  есептелінді  (кесте  1).  Аддитивтік  принципі  бойынша  кез-келген 

қатардағы  ионның  инкрементін  анықтау  ҥшін  бірінші  қатардағы  ион  инкрементіне 

сәйкесінше BіO

2

-

, Bі

2

O

3

, BіO

3

3-

, BіO

3

3-

, Bі

2

O

5

4- 

инкременттерін қосу керек. 

 

Кесте 1 

 

Сілтілік-жер металдар (Ca және Sr) ҥшін ΔH

298

і

 тҥзілу энтальпиясы инкременттерінің 

мәндері 

 

Анион  

-ΔH

298

і

, кДж/моль 

Анион 

-ΔH

298

і

, кДж/моль 

BіO

2

- 

370,86 

Bі

2

O

5

4-

  

905,63 

Bі

2

O

4

2- 

741,72 

Bі

4

O

10

8-

 

1811,26 

Bі

3

O

6

3-

   

1112,58 

Bі

6

O

15

12-

 

2716,89 

Bі

4

O

8

4-

 

1483,44 

Bі

8

O

20

16-

 

3622,52 

... 

 

... 

 

BіO

2

-

  

370,86 

Bі

2

O

5

4-

  

905,63 

Bі

3

O

5

-

   

948,67 

Bі

4

O

8

4-

 

1483,44 

Bі

5

O

8

-

   

1526,48 

Bі

6

O

11

4-

 

2061,25 

Bі

7

O

11

-

 

2104,29 

Bі

8

O

14

4-

 

2639,06 

... 

 

... 

 

BіO

3

3-

   

534,77 

Bі

4

O

8

4-

  

1483,44 

Bі

2

O

6

6-

   

1069,54 

Bі

5

O

11

7-

 

2018,21 

Bі

3

O

9

9-

   

1604,31 

Bі

6

O

14

10-

 

2552,98 

Bі

4

O

12

12-

 

2139,08 

Bі

7

O

17

13-

 

3087,75 

... 

 

... 

 

BіO

3

3-

  

534,77 

Bі

4

O

8

4-

  

1483,44 

Bі

2

O

5

4-

 

905,63 

Bі

6

O

11

4-

 

2061,25 

Bі

3

O

7

5-

 

1276,49 

Bі

8

O

14

4-

 

2639,06 

331 

Bі

4

O

9

6-

 

1647,35 

Bі

10

O

17

4-

 

3216,87 

... 

 

... 

 

BіO

3

3-

  

534,77 

Bі

3

O

5

-

  

948,67 

Bі

3

O

6

3-

 

1112,58 

Bі

4

O

7

2-

 

1319,53 

Bі

5

O

9

3-

 

1690,39 

Bі

5

O

9

3-

 

1690,39 

Bі

7

O

12

3-

 

2268,20 

Bі

6

O

11

4-

 

2061,25 

... 

 

... 

 

Bі

2

O

5

4-

  

905,63 

 

 

Bі

3

O

8

7-

 

1440,40 

 

 

Bі

4

O

11

10-

 

1975,17 

 

 

Bі

5

O

14

13-

 

2509,94 

 

 

 

Кальций және стронций висмутиттерінің энтропиялық  кӛрсеткіштері Кумок 

инкременттері /5/ бойынша есептелінді (кесте 2).   

 

Кесте 2 

Висмутиттердің ионды инкремент әдісі бойынша есептелген    термодинамикалық 

кӛрсеткіштері 

жүктеу/скачать 15,22 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: