Журнал физической химии, 2019, T. 93, № 6, стр. 956-957

Дифракционные эксперименты относятся к прямым методам изучения структуры жидкости. Однако для определения параметров ближнего порядка (межатомных расстояний, координационных чисел) по экспериментальной кривой интенсивности или структурному фактору необходимо построить функцию радиального распределения атомов (ФРРА), что связано с рядом трудностей. Одна из них – ограниченность экспериментальной информации об интенсивности рассеяния рентгеновских лучей [1, 2]. Результаты расчета координационного числа в значительной степени зависят от методики вычисления и интерпретации ФРРА. Все это приводит к существенному расхождению структурных характеристик, полученных разными авторами [3, 4].

В работах [5, 6] рассчитаны политермы адиабатической ${{\beta }_{S}}$ и изотермической ${{\beta }_{T}}$ сжимаемостей (${{\beta }_{S}} = 1{\text{/}}(\rho {{a}^{2}})$, где ρ – плотность расплава, a – скорость ультразвука; ${{\beta }_{T}} = \gamma {{\beta }_{S}}$, где $\gamma = 1$ + + ${{\alpha }^{2}}T{\text{/}}(\rho {{\beta }_{S}}{{C}_{P}})$ – коэффициент Пуассона, α – температурный коэффициент объемного расширения, C_P – удельная теплоемкость при постоянном давлении), структурного фактора $S(0)$ ($\mathop {\lim }\limits_{q \to 0} S(q)$ = ${{k}_{{\text{B}}}}T{{{{\beta }_{T}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{\beta }_{T}}} \nu }} \right. \kern-0em} \nu }$, где $\nu = {V \mathord{\left/ {\vphantom {V {{{N}_{{\text{A}}}}}}} \right. \kern-0em} {{{N}_{{\text{A}}}}}}$ – объем, приходящийся на атом, k_B – постоянная Больцмана), плотности упаковки n ($S(0)$ = ${{(1 - n)}^{4}}{{(1 + 2n)}^{{ - 2}}}$), координационного числа k (k = $36\sqrt 2 n{\text{/}}\pi $) в переходных металлах от точки плавления до температур, близких температурам кипения.

Политермы координационного числа переходных металлов поддаются линейной интерпретации.

Параметры линейного уравнения

приведены в табл. 1, где температурный коэффициент координационного числа, k_пл – координационное число при температуре плавления T_пл, k_м – при максимальной температуре исследования T_м (табл. 2).

При переходе металла из твердой фазы в жидкую координационное число остается практически неизменным, либо близким; например, железо в твердой фазе – 8, в жидкой – 8.2 [7]. Отсюда следует справедливость соотношения (1) и в твердой фазе.

Координационные числа переходных металлов в твердой фазе находятся в интервале 8/7.8 (осмий) – 9.04/8.8 (платина), в жидкой при температуре плавления – 5.5 (осмий) – 7.1 (платина): расположение металлов по координационному числу в обеих фазах сохраняется (табл. 1).

По величине координационного числа в твердой фазе переходные металлы близки к ОЦК- структуре (координационное число – 8); в жидкой фазе при T_пл несколько меньше в силу теплового движения атомов (координационные числа находятся между ОЦК и простой кубической решеткой – 6).

Настоящее исследование в силу однозначности результатов устанавливает связь координационного числа в твердой и жидкой фазах металлов, что очень важно для прогнозирования свойств новых материалов.