ПРЕДПЕРЕХОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ СТРУКТУРНОГО ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА В СУЛЬФАТЕ КАЛИЯ

Аннотация

Методами спектроскопии комбинационного рассеяния света исследованы структурно-динамические свойства и процессы молекулярной релаксации в кристаллическом сульфате калия K2SO4 в интервале температур от 293 до 900 К. Проанализированы температурные зависимости положения максимума v (частоты), ширины w и интенсивности I спектральной полосы, отвечающей полносимметричному колебанию v1(A) сульфат-иона SO4 2–, в спектральном интервале от 963 до 976 см–1. С ростом температуры частота колебания уменьшается. Примерно при 650 K имеют место определённые особенности температурной зависимости v(T). При дальнейшем увеличении температуры частота продолжает уменьшаться. В точке структурного фазового перехода первого рода (Ts = 854 K)
уменьшение частоты приостанавливается. С ростом температуры ширина возрастает, а интенсивность уменьшается. Примерно при 650 K имеют место определённые особенности температурных зависимостей w(T) и I(T). Уменьшение интенсивности приостанавливается, и в интервале температур 650–850 K интенсивность остаётся почти постоянной. При структурном фазовом переходе первого рода (Ts = 854 K) интенсивность уменьшается. Рост ширины при температуре T ≈ 650 K приостанавливается, а затем снова ширина начинает увеличиваться. Ближе к структурному фазовому переходу первого рода (Ts = 854 K) рост ширины замедляется и в точке структурного фазового перехода первого рода (Ts = 854 K) имеет место уменьшение ширины. Установлено, что в кристаллическом сульфате калия K2SO4 структурный фазовый переход первого рода носит растянутый характер. При температуре фазового перехода (Ts = 854 К) ширина резко возрастает, а частота резко уменьшается, уменьшаясь и при дальнейшем увеличении температуры. Обнаружено существование предпереходной области в исследованном кристаллическом сульфате калия K2SO4. Эта предпереходная область имеет место в интервале температур от 650 К до Ts = 854 К.

REFERENCES

1. Ivanova E. S., Petrzhik E. A., Gainutdinov R. V., Lashkova A. K., Volk T. R. Fatigue processes in triglycine sulfate and the effect of a magnetic fi eld on them. Phys. Solid State, 2017, vol. 59(3), ph. 569–574. https://doi.org/10.1134/S1063783417030155
2. Aliev A. R., Akhmedov I. R., Kakagasanov M. G., Aliev Z. A., Gafurov M. M., Rabadanov K. Sh., Amirov A. M. Inelastic intermolecular exchange of vibrational quanta and relaxation of vibrationally excited states in solid binary systems. Phys. Solid State, 2017, vo l . 59(4), pp. 752–757. https://doi.org/10.1134/10.1134/S1063783417040035
3. Bondarev V. S., Mikhaleva E. A., Flerov I. N., Gorev M. V. Electrocaloric effect in triglycine sulfate under equilibrium and nonequilibrium thermodynamic conditions. Phys. Solid State, 2017, vol. 59(6), pp. 1118–1126. https://doi.org/10.1134/S1063783417060051
4. Aliev A. R., Akhmedov I. R., Kakagasanov M. G., Aliev Z. A., Gafurov M. M., Rabadanov K. Sh., Amirov A. M. Relaxation of vibrationally excited states insolid binary systems “carbonate – sulfate”. Phys. Solid State, 2018, vol. 60(2), pp. 347–351. https://doi.org/10.1134/S1063783418020038
5. Nguyen Hoai Thu’o’ng, Sidorkin A. S., Milovidova S. D. Dispersion of dielectric permittivity in a nanocrystallinecellulose–triglycine sulfate composite at low and ultralow frequencies. Phys. Solid State, 2018, vo l . 60(3), pp. 559–565. https://doi.org/10.1134/S1063783418030320
6. Aliev A. R., Akhmedov I. R., Kakagasanov M. G., Aliev Z. A., Gafurov M. M., Rabadanov K. Sh., Amirov A. M. Vibrational relaxation in LiNO3 – LiClO4, Na2CO3 – Na2SO4, and KNO3 – KNO2 solid binary systems. Rus. J. Phys. Chem. B, 2018, vol. 12(3), pp. 357–362. https://doi.org/10.1134/S1990793118030211
7. Mikhaleva E. A., Flerov I. N., Kartashev A. V., Gorev M. V., Molokeev M. S., Korotkov L. N., Rysiakiewicz-Pasek E. Specifi c heat and thermal expansion of triglycine sulfate–porous glass nanocomposites. Phys. Solid State, 2018, vol. 60(7), pp. 1338–1343. https://doi.org/10.1134/S1063783418070181
8. Korabel’nikov D. V., Zhuravlev Yu. N. Ab initio structure and vibration properties of oxyanionic crystalline hydrates. Phys. Solid State, 2018, vol. 60(10), pp. 2058-2065. https://doi.org/10.1134/S106378341810013X
9. Koposov G. D., Bardyug D. Yu. Analysis of ice premelting in water-containing disperse media. Tech. Phys. Lett., 2007, vol. 33(7), pp. 622–624. https://doi.org/10.1134/S1063785007070243
10. Demikhov E. I., Dolganov V. K. Pretransitional effects near blue phases of a cholesteric liquid crystal. JETP Lett., 1983, vol. 38(8), pp. 445–447. (in Russ.)
11. Kizel’ V. A., Panin S. I. Pretransition phenomena in cholesterics with a short helix pitch. JETP Lett., 1986, vol. 44(2), pp. 93–96. (in Russ.)
12. Klopotov A. A., Chekalkin T. L., Gyunter V. E. Effect of preliminary deformation on the fi ne structure of a TiNi-based alloy in the premartensitic region. Tech. Phys., 2001, vol. 46(6), pp. 770–772. https://doi.org/10.1134/1.1379650
13. Grishkov V. N., Lotkov A. I., Dubinin S. F., Teploukhov S.G., Parkhomenko V.D. Short-wavelength atomic-displacement modulation preceding the B2 →B19’ martensitic transformation in a TiNi-based alloy. Phys. Solid State, 2004, vol. 46(8), pp. 1386–1393. https://doi.org/10.1134/1.1788767
14. Mel’nikova S. V., Isaenko L. I., Pashkov V. M., Pevnev I. V. Phase transition in a KPb2Br5 crystal. Phys. Solid State, 2005, vol. 47(2), pp. 332–336. https://doi.org/10.1134/1.1866415
15. Mel’nikova S. V., Fokina V. D., Laptash N. M. Phase transitions in oxyfl uoride (NH4)2WO2F4. Phys. Solid State, 2006, vol. 48(1), pp. 117–121. https://doi.org/10.1134/S1063783406010239
16. Mel’nikova S. V., Isaenko L. I., Pashkov V. M., Pevnev I. V. Search for and study of phase transitions in some representatives of the APb2X5 family. Phys. Solid State, 2006, vol. 48(11), pp. 2152–2156. https://doi.org/10.1134/S1063783406110217
17. Mel’nikova S. V., Laptash N. M., Aleksandrov K. S. Optical studies of phase transitions in oxyfl uoride (NH4)2NbOF5. Phys. Solid State, 2010, vol. 52(10), pp. 2168–2172. https://doi.org/10.1134/S1063783410100240
18. Slyadnikov E. E. Pretransition state and structural transition in a deformed crystal. Phys. Solid State, 2004, vol. 46(6), pp. 1095–1100. https://doi.org/10.1134/1.1767251
19. Belyaev A. P., Rubets V. P., Antipov V. V. Infl uence of temperature on the rhombic shape of paracetamol molecular crystals. Technical Physics, 2017, vol. 62(4), pp. 645-647. https://doi.org/10.1134/S1063784217040041
20. Aliev A. R., Gafurov M. M., Akhmedov I. R., Kakagasanov M.G., Aliev Z.A. Structural phase transition peculiarities in ion-molecular perchlorate crystals. Phys. Solid State, 2018, vol. 60(6), pp. 1203–1213. https://doi.org/10.1134/S1063783418060045
21. Maksimov V. I., Maksimova E. N., Surkova T. P., Vokhmyanin A. P. On possible states of the crystal structure preceding to a phase transition in Zn1–xVxSe (0.01 ≤ x ≤ 0.10) crystals. Phys. Solid State, 2018, vol . 60(12), pp. 2424–2435. https://doi.org/10.1134/S1063783419010177
22. Vtyurin A. N., Bulou A., Krylov A. S., Afanas’ev M. L., Shebanin A. P. The cubic-to-monoclinic phase transition in (NH4)3ScF6 cryolite: A Raman scattering study. Phys. Solid State, 2001, vol. 43(12), pp. 2307–2310. https://doi.org/10.1134/1.1427961
23. Karpov S. V., Shultin A. A. Orientational melting and pretransition in ordered phases of rubidium and cesium nitrates. Sov. Phys. Solid State, 1975, vol. 17(10), pp. 1915–1919. (in Russ.)
24. Gafurov M. M., Aliev A. R., Akhmedov I. R. Raman and infrared study of the crystals with molecular anions in the region of the solid – liquid phase transition. Spectrochim. Acta, 2002, vol. 58A(12), pp. 2683–2692. https://doi.org/10.1016/S1386-1425(02)00014-8
25. Gafurov M. M., Aliev A. R. Molecular relaxation processes in the salt systems containing anions of various configurations. Spectrochim. Acta, 2004, vol. 60A(7), pp. 1549–1555. https://doi.org/10.1016/j.saa.2003.06.004
26. Chemical Encyclopedy. V. 2. Moscow, Sov. Entsiklopediya, 1990, p. 289 (in Russ.)
27. Bale C. W., Pelton A. D. Coupled phase diagram and thermodynamic analysis of the 18 binary systems formed among Li2CO3, K2CO3, Na2CO3, LiOH, KOH, NaOH, Li2SO4, K2SO4 and Na2SO4. CALPHAD, 1982, vol. 6(4), pз. 255–278. https://doi.org/10.1016/0364-5916(82)90020-7
28. Dessureault Y., Sangster J., Pelton A. D. Coupledphase diagram / thermodynamic analysis of the ninecommon-ion binary systems involving the carbonates and sulfates of lithium, sodium, and potassium. J. Electrochem. Soc., 1990, vol. 137(9), pр. 2941–2950. https://doi.org/10.1149/1.2087103
29. Lindberg D., Backman R., Chartrand P. Thermodynamic evaluation and optimization of the (Na2CO3 + Na2SO4 + Na2S + K2CO3 + K2SO4 + K2S) system. J. Chem. Thermodynamics, 2007, vol. 39, pp. 942–960. https://doi.org/10.1016/j.jct.2006.11.002
30. Aliev A. R., Akhmedov I. R., Kakagasanov M. G., Aliev Z. A., Gafurov M. M., Rabadanov K. Sh., Amirov A. M. Relaxation of vibrationally excited states in solid “nitrate – nitrite” binary systems. Opt. Spectrosc., 2017, vol. 123(4), pp. 587–589. https://doi.org/10.1134/S0030400X17100022