Структура низкотемпературной фазы гексафторэтана

Abstract

Проведены рентгеновские исследования поликристаллов С₂F₆ в температурном интервале 6–140 К. Для низкотемпературной фазы установлена моноклинная структура с параметрами решетки при 6 К, равными а = 8,972₅ Å, b = 4,954₆ Å, c = 9,393₆ Å, β = 95,07 град. Элементарная ячейка содержит 4 молекулы. Проведен совместный анализ рентгеновских и ранее выполненных нейтронографических данных, в результате которого для низкотемпературной фазы С₂F₆ предложена пространственная группа симметрии Р2₁/m(C²₂h). Установлено, что ориентационный фазовый структурный переход при 103,97 К моноклинной решетки в кубическую объемно центрированную решетку сопровождается большим скачком объема ∆V/V=4,01%. Этим обстоятельством объясняются наблюдаемые в твердом гексафторэтане значительные эффекты переохлаждения и перегрева фаз. Проведен подробный сравнительный анализ кристаллической структуры и физических свойств твердых фаз этана и его галогенозамещенных C₂F₆, C₂Cl₆ и C₂Br₆.

Проведено рентгенівські дослідження полікристалів С₂F₆ в температурному інтервалі 6–140 К. Для низькотемпературної фази встановлено моноклінну структуру з параметрами гратки при 6 К, які дорівнюють а = 8,972₅ Å, b = 4,954₆ Å, c = 9,393₆ Å, β = 95,07 град. Елементарна комірка містить 4 молекули. Проведено спільний аналіз рентгенівських та раніше виконаних нейтронографічних даних, у результаті якого для низькотемпературної фази С₂F₆ запропоновано просторову групу симетрії Р2₁/m(C²₂h). Встановлено, що орієнтаційне фазове структурне перетворення при 103,97 К моноклінної гратки в кубіч- ну об’ємно центровану гратку супроводжується великим стрибком об’єму ∆V/V = 4,01%. Цією обставиною пояснюються значні ефекти переохолодження та перегріву фаз, що спостерігаються в твердому гексафторетані. Проведено детальний порівняльний аналіз кристалічної структури та фізичних властивостей твердих фаз eтану та його галогенозаміщених C₂F₆, C₂Cl₆ и C₂Br₆.

The x-ray investigations of polycrystalline С₂F₆ are carried out in the temperature range 6–140 K. It is found that the С₂F₆ has a monoclinic structure with the lattice parameters а = 8,972₅ Å, b = 4,954₆ Å, c = 9,393₆ Å, β = 95,07 deg at 6 K. The unit cell consists of 4 molecules. The complex analysis of the x-ray and the previously obtained neutron data is performed and a symmetry space group Р2₁/m(C²₂h) is proposed for the С₂F₆ low temperature phase. It is shown that the orientational structure phase transition from the monoclinic lattice to bcc one is accompanied by a significant volume jump ∆V/V = 4.01% at 103.97 K. This explains the effects of overcooling and overheating of the phases in solid C2F6. The detailed comparative analysis of crystal structure and physical properties of solid phases of ethane and its halogen replaced C₂F₆, C₂Cl₆ и C₂Br₆ is carried out.