О соединениях кюрия с рутением Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 539.125

0 СОЕДИНЕНИЯХ КЮРИЯ С РУТЕНИЕМ

© 2012 Е.М. Пичужкина1-2, С.В. Томилин2

1 Ульяновский государственный университет

2 ОАО «ГНЦ НИИ атомных реакторов», г. Димитровград

Поступила в редакцию 20.11.2012

Рентгенографически охарактеризованы соединения трансплутониевого элемента кюрия-244 с платиноидом рутением - интерметаллиды Яи2Сш с гексагональной решеткой типа Zn2Mg и Яи3Сш с кубической решеткой типа Си3Аи. Для них определены значения межплоскостных расстояний, кристаллографическая плотность. Проведен их сравнительный анализ с ранее изученными соединениями кюрия. Ключевые слова: сплав, кюрий, рутений, дифрактограмма, кристаллическая структура, параметры кристаллической решетки.

ВВЕДЕНИЕ

В предыдущей работе были приведены результаты рентгенографической идентификации новых соединений - интерметаллидов Ки2Сш с гексагональной решеткой типа Zn2Mg и Ки3Сш с кубической решеткой типа Си3Аи, полученных при изучении сплавообразования платиноида рутения с трансплутониевым элементом кюрием-244. В данной работе будет продолжен анализ полученных экспериментальных результатов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Таким образом, в сплаве рутения с кюрием-244, полученном методом высокотемпературной конденсации паров металлического кюрия на подложку из рутения, установлено образование двух интерметаллидов: Ки2Сш структурного

типа Zn2Mg (параметры кристаллической решетки (ПКР) а = 5,279(1) А, с = 8,812(3)А) и Ки„Сш структурного типа Си„Аи (ПКР а =

3 О 3

4,151(2) А).

Эти результаты согласуются с результатами, полученными ранее [1] при исследованиях изготовленных тем же методом сплавов кюрия-244 с платиной, иридием, родием, в которых установлено образование интерметаллидов того же сте-хиометрического состава (табл. 1): Рп2Сш и Рп3Сш (где Рп=Р1, 1г, КЬ).

В табл. 2, 3 приведены индексы отражений Ьк1, экспериментальные и теоретические межплоскостные расстояния ^ , d ), а также от-

1 ^ экс7 выч/7

носительные интенсивности (I и I ) реф-

4 отн экс отн выч7 г т

лексов, соответствующих соединениям Ки2Сш и Ки3Сш. Из рентгеновских данных определена их кристаллографическая плотность: для Ки2Сш она составила 14,02 г/см3, для Ки3Сш 12,77 г/см3.

Таблица 1. Интерметаллические соединения кюрия с платиновыми металлами

Интер-метал-лид Структура (тип) ПКР, Â

a

Pt3Cm Кубическая (СизАи) 4,181-4,196

Pt2Cm Кубическая (Си2!^) 7,600-7,670

Ir3Cm Кубическая (Си3Аи) 4,1729(5)

Ir2Cm Кубическая (Си2!^) 7,5714(3)

Rh3Cm Кубическая (Си3Аи) 4,161(1)

Rh2Cm Кубическая (Cu2Mg) 7,5187(2)

Пичужкина Елена Михайловна, аспирант, научный сотрудник. E-mail: [email protected] Томилин Сергей Васильевич, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник. E-mail: [email protected]

Как было установлено, система Ки-Сш характеризуется отсутствием взаимной растворимости компонентов при комнатной температуре, чего и следовало ожидать, поскольку метал-

Таблица 2. Результаты расчета межплоскостных расстояний для фазы Ки2Сш.

Ик1 !отн экс л Л иЭКС9 Л I * хотн выч л Л иВЫЧ9 Л

(110) 0,57 2,643 0,58 2,640

(103) 0,96 2,472 0,98 2,471

(112) 1,00 2,266 1,00 2,264

(201) 0,55 2,211 0,60 2,213

(213) 0,35 1,489 0,37 1,489

(302) 0,25 1,440 0,23 1,440

(205) 0,32 1,396 0,29 1,396

(220) 0,14 1,319 0,22 1,320

(313) 0,15 1,163 0,17 1,164

Примечание. Здесь и далее: * -1

1ИКЬ

V ^ееП

■ Р

1 + у ею2 20 _2м

——ТГ е ' где рн

sln 0■ ео5 0

структурная

амплитуда, Усе11 - объем ячейки, Рнкь - множитель повторяемости, у=1 при съемке без монохроматора, 2М=(2л/ ^нкь) . <£2> - фактор Дебая-Валлера, <£2> - средний квадрат тепловых смещений атомов вдоль дифракционного вектора (по нормали к отражающим плоскостям), <£2>=0,07 А

Таблица 3. Результаты расчета межплоскостных расстояний для фазы Ки3Сш.

Ик1 1отн экс л Л иЭКС9 Л I * хотн выи Йвыч, Л

(001) 0,07 4,154 0,15 4,151

(101) 0,09 2,931 0,13 2,935

(111) 1,00 2,399 1,00 2,397

(002) 0,61 2,077 0,48 2,076

(202) 0,38 1,467 0,30 1,468

(113) 0,40 1,251 0,34 1,252

(222) 0,15 1,198 0,10 1,198

лический радиус кюрия на ~30 % больше радиуса рутения.

Влияние альфа-распада 244Сш («самооблучения») на кристаллическую решётку интерметал-лида Ки3Сш исследовали в ходе выдержки отожженного образца сплава на воздухе при комнатной температуре. При этом было получено

несколько его дифрактограмм - сразу после отжига, затем через 1 сут. и через 3 сут. В процессе выдержки наблюдалось резкое уменьшение интенсивности рефлексов кубической решётки интерметаллида Ки3Сш, сопровождаемое их смещением в сторону малых углов (т.е. возрастанием параметра решётки (рис. 1, табл. 4)). На рен-

1,с

Ки,Ст

1,6

20,град

б

Таблица 4. Изменение ПКР интерметаллида Ки3Сш во времени

По П Параметры решетки 1, сут.

а, А V, А3

6 4 4,151(2) 71,5(1) 0,1

4 4 4,161(2) 72,0(1) 1

- - - - 3

Примечание. Здесь п0 - число рефлексов интерметаллида на рентгенограмме, п - число рефлексов в расчетном наборе ПКР

Следует заметить также, что быстрая рентгено-аморфизация характерна именно для интерметаллических соединений, в то время как например оксидные фазы кюрия-244 весьма устойчивы к самооблучению, полной их аморфизации не наблюдается и через год выдержки, хотя интенсивность дифракционной картины заметно уменьшается. Примерами могут служить оксиды кюрия состава Сш015 (гексагональная А-форма ) и Сш019 (гранецентрированная кубическая а-форма) [2].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

2(3, град

1,с

Для соединений Ки2Сш и Ки3Сш определены значения межплоскостных расстояний и относительной интенсивности рефлексов, рассчитана кристаллографическая плотность (для Ки2Сш - 14,02 г/см3, для Ки3Сш - 12,77 г/см3). Установлено, что во всех системах кюрия с платиновыми металлами (1г, КЬ, РЬ, Ки) существуют интерметаллиды состава Рп2Сш и Рп3Сш, для которых характерна быстрая аморфизация под воздействием альфа-распада кюрия-244.

■■Л 37 М 13

20, град

Рис. 1. Изменение интенсивности рефлекса (111) интерметаллида Ки3Сш в зависимости от времени выдержки (1): а - Ь = 0,1 сут.; б - Ь = 1 сут.; в - Ь = 3 сут.

тгенограмме образца, полученной через 3 сут., не зафиксировано ни одного рефлекса данного соединения, наступила полная аморфизация его кристаллической решётки.

Следует заметить, что рентгеноаморфизация изоструктурных соединений Рп3Сш (где Рп=РЬ, 1г, КЬ) произошла еще быстрее - менее чем за 22 ч [1]. Немного более устойчивыми оказались соединения вида Рп2Сш - их рефлексы сохранялись на рентгенограммах до 5-7 сут. выдержки.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках федеральных целевых программ «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы» и «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Радченко В.М., Селезнев А.Г., Рябинин М.А. и др. Синтез и изучение бинарных соединений актиноидов и лантаноидов. XVII. Исследование сплавов 244Сш с платиной, иридием и родием, полученных конденсацией паров металлического кюрия // Радиохимия, 1994. Т. 36. Вып.4. С. 229-303.

2. Судаков Л.В., Капшуков И.И., Баранов А.Ю., Шимба- при комнатной температуре // Радиохимия, 1977.

рев Е.В., Лялюшкин Н.В. Устойчивость окисей Сш244 Т. 19. Вып.4. С. 490-496.

ON A COMBINATION OF CIRIUM WITH RUTHENIUM

© 2012 E.M. Pichuzhkina1-2, S.V. Tomilin2

1 Ulyanovsk State University 2 Joint Stock Company "State Scientific Center Research Institute of Atomic Reactors", Dimitrovgrad

Radiographically characterized compounds transplutonium element curium-244 and PGE ruthenium -Ru2Cm intermetallics with a hexagonal lattice of Zn2Mg Ru3Cm and with a cubic lattice type Cu3Au. For them, the values of the distance between planes, crystallographic density. Conducted a comparative analysis with the previously studied compounds curium.

Keywords: alloy, curium, ruthenium, diffraction, crystal structure, lattice parameters.

Elena Pichuzhkina, Postgraduate Student, Research Fellow. E-mail: [email protected]

Sergey Tomilin, Candidate of Chemical Sciences, Leading Research Fellow. E-mail: [email protected]