ПРЕДПЕРЕХОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ СТРУКТУРНОГО ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА В СУЛЬФАТЕ КАЛИЯ

Abstract

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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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.) 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.) 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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.) 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 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 Chemical Encyclopedy. V. 2. Moscow, Sov. Entsiklopediya, 1990, p. 289 (in Russ.) 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 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 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 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