Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü

Amonyum halojenler, amonyak buz ve sodyum nitrit'te faz geçişlerinin incelenmesi

Phase transitions in ammonium halides, ammonia, ice and sodium nitrite

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 100947 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

AMONYUM HALOJENLER, AMONYAK, BUZ VE SODYUM NİTRİT'TE FAZ GEÇİŞLERİNİN İNCELENMESİ ÖZET Amonyum halojenlerin düzensiz (3, antiferro-düzenli y ve ferro-düzenli 8 fazlan vardır. Amonyum iyonları yüksek sıcaklıklarda iki duruma göre rastgele dağılmışlardır. Bu, düzensiz /? fazıdır. Sıcaklık azalırken antiferro-düzenli y fazı (NH4Br ve NHj) oluşur. Bu fazda NH^ iyonları, x-y düzleminde birbirlerine antiparalel ve z ekseni boyunca paraleldirler. Sıcaklık daha da azaldıkça, düşük sıcaklıklarda ferro-düzenli 8 fazı oluşur. Bu fazda, tüm amonyum tetrahedra birbirine paraleldir. Bu çalışmada, NH^Brfi^^ sisteminde fi - 8, fi - y ve y-8 faz geçişleri için T-XBr ve P-T faz diyagramları, ortalama alan teorisi kullanılarak deneysel verilere fit sonucu elde edilmiştir. Hesaplanan faz diyagramı ile deneysel faz diyagramı uyum içerisindedir. Amonyum iyodür' de ise düzensiz II fazı (/? fazı), antiferro-düzenli III fazı (y fazı) ve ferro-düzenli IV fazı (8 fazı gibi) arasındaki geçişler incelenmiştir. II fazında NHl iyonları, düzensiz CsCl yapısındadır ve enerjileri aym olan iki durum arasında rastgele dağılmışlardır. III fazında NH+ tetrahedra, tetragonal z ekseni boyunca birbirine paralel ve xy düzleminde antiparaleldir. Sıcaklık, düşük basınçta daha da düşürülürse, amonyum iyodürde IV faza oluşur. Bu fazda NH^ tetrahedra, tıpkı CsCl yapısındaki gibi birbirine paraleldir. II - III, II - IV ve III - IV geçişleri birinci derecedendir. Bu çalışmada, deneysel faz eğrileri, ortalama alan teorisi kullanılarak elde edilmeye çalışılmıştır. Bunun için önce teorik faz eğrisi denklemleri elde edilmiştir. Hesaplanan faz diyagramı ile deneysel diyagram iyi bir uyum sağlamıştır. Amonyakta; gaz, sıvı, katı I, katı II ve katı III fazlan vardır. Katı I faza basit kübik yapıya sahipken, katı II fazı altıgen sıkı paketleme yapısındadır. Sıvı faza ise diğer fazlara göre düzensizdir. Bu çalışmada, amonyağın (sıvı - katı I - katı II fazlan) P-T faz diyagramı ortalama alan teorisi kullanılarak elde edilmiştir. Deneysel faz diyagramı ile hesaplanan faz diyagramı arasında iyi bir uyum görülmüştür. Buzun birçok fazı vardır. Bu fazlardan bazalan düzensiz, bazılan ise kısmen ya da tümüyle düzenlidir. Rombohedral kristal yapıya sahip olan buz II, düzenlidir. V ve VI fazlan 3-20 kbar basınç altında oluşurlar ve ikisi de düzensiz fazlardır. Ancak, monoklinik yapıda olan buz V, düşük sıcaklıklarda kısmen düzenli olur. Tetragonal (ya da -163 °C 'de belki de ortorombik) yapıda olan buz VI, tüm sıcaklıklarda kısmi düzenli olabilir, -150°C"nin altına kadar soğutulursa düzenli olur. Bu çalışmada, vıııbuzda II - V - VI fazlan için P - T faz diyagramı elde edilmiştir. Deneysel verilerle uyum içersinde olduğu gözlenmiştir. Sodyum nitrit'te (NaN02), Neel sıcaklığında (TN =165.3°C) paraelektrik fazdan antiferroelektrik faza ikinci derece faz geçişi olur. Sıcaklık daha da düşürülürse, antiferroelektrik fazdan Curie sıcaklığında (Tc =163.9°C) ferroelektrik faza birinci dereceden bir faz geçişi ortaya çıkar. Bu çalışmada, Dvorak modelini kullanarak sodyum nitritte paraelektrik - ferroelektrik faz geçişim ikinci derece faz geçişi alarak düzen parametresi y/ sıcaklığın fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Hesaplanan düzen parametresi, kaynaklardan alman deneysel düzen parametresi verisine fit edilerek, sodyum nitritte faz geçişi yakınlarında kendiliğinden polarizasyon, sıcaklığın fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Burada, sodyum nitrit için hesapladığımız kendiliğinden polarizasyon deneysel olarak ölçülen değerlerle karşılaştırılmış ve sonuçta iyi bir uyum içinde oldukları görülmüştür. ıx

Summary:

PHASE TRANSITIONS IN AMMONIUM HALIDES, AMMONIA, ICE AND SODIUM NITRITE SUMMARY Ammonium halides have disordered J3, antiferro - ordered y and ferro-ordered 8 phases. At high temperatures in the disordered fi phase the ammonium ions are randomly distributed between two states. As the temperature decreases, there occurs the antiferro - ordered y phase (jVi^-Br and NH4l). In this phase the NHj ions are antiparallel in the x-y plane and they are parallel along the z axis. As the temperature decreases further, at low temperatures there occurs the ferro-ordered S phase. All NH^ tetrahedra are parallel to each other in this phase. In this study we calculate the T - XBr and P-T phase diagrams for the J3 - S, J3 - y and y - 5 phase transitions in the NH4BrxClx_x system using the mean field theory and by means of fitting our phase line equations to the experimental data. There is a good agreement between our calculated and experimental phase diagram. In ammonium iodide transitions between the disordered phase II {B phase), antiferro-ordered phase HI (/ phase) and the ferro-ordered phase IV {5 phase) have been studied. In phase II which has the disordered CsCl structure the NH^ ions are distributed randomly between two energetically equivalent states. In phase HI, the NHl tetrahedra are parallel to each other along the tetragonal z axis and they are antiparallel in xy plane. As the temperature decreases further under low pressure, there occurs phase IV in ammonium iodide. In this phase NHl tetrahedra are parallel to each other like CsCl structure. II - III, II - IV and III - IV transitions are of first order. In this study we have attempted to obtain the experimental phase diagrams using the mean field theory. In order to do this, first the phase line equations have been obtained. There is a good agreement between our calculated phase diagram and the experimental phase diagram. There are gaseous, liquid, solid I, solid ü and solid O phases in ammonia. Solid I phase has simple cubic structure whereas solid II has hexagonal closed packed. Liquid phase is disordered compared to other phases. In this study we have obtained a P-T phase diagram of ammonia (liquid - solid I - solid II phases) using the mean field theory. Our calculated phase diagram agrees very well with the experimental phase diagram. Ice has many phases. Some of them are disordered, some partially or fully ordered. Ice II which has the rhombohedral crystal structure is ordered. Ice V and VI occur at the pressures of 3 - 20 kbar and they are disordered phases. However, ice V whichhas the monoclinic structure, becomes partially ordered at low temperatures. Ice VI which has the tetragonal structure (or at -163 °C it is probably orthorhombic) may be partly ordered at all temperatures, and it becomes ordered when cooled below -150°C. In this study we obtained a P-T phase diagram for ice II - V - VI phases. Our calculated phase diagram agrees very well with the experimental phase diagram. Sodium nitrite (NaN02) exhibits a phase transition from the paraelectric to the antiferroelectric phase at the Neel temperature (TN = 165.3°C) which is of a second order phase transition. As the temperature decreases further, there occurs a first order phase transition to the ferroelectric phase from the antiferroelectric phase at the Curie temperature (Tc = 163.9°C). In this study we calculated the order parameter y/ as a function of temperature in sodium nitrite using the Dvorak model by taking the paraelectric - ferroelectric phase transition as a second order. By fitting our calculated order parameter to the experimental data from the literature spontaneous polarization was calculated as a function of temperature close to the phase transition considered in sodium nitrite. Our calculated values for the spontaneous polarization of sodium nitrite are compared with the experimentally measured values. Our calculated values agree very well with the experimental data. XI