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J. Phys. Colloques
Volume 37, Numéro C7, Décembre 1976
Second International Conference on Lattice Defects in Ionic Crystals / Seconde Conférence Internationale sur les Défauts de Réseau dans les Cristaux Ioniques
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| Page(s) | C7-385 - C7-391 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/jphyscol:1976787 | |
J. Phys. Colloques 37 (1976) C7-385-C7-391
DOI: 10.1051/jphyscol:1976787
SIMULTANEOUS DIFFUSION OF CALCIUM AND STRONTIUM IN NaCl SINGLE CRYSTALS
H. MACHIDA1 and W.J. FREDERICKS21 Kyoto Ceramic Co., Kyoto, Japan.
2 Department of Chemistry, Oregon State University, Corvallis, Oregon 97331, U.S.A.
Résumé
Des coefficients de diffusion en fonction de la concentration, pour le 45Ca2+ et le 85Sr2+ dans du NaCl purifié furent mesurés avec une méthode de sectionnement. Le NaCl fut purifié par un processus d'échange d'ions Cl2-HCl, et les cristaux formés dans 1/6 d'atmosphère de HCl. Les traceurs furent purifiés sur de petites colonnes d'échanges d'ions pouvant être écartées, afin d'éliminer les impuretés précédentes et consécutives avant l'usage dans un recuit de diffusion. Des recuits isothermiques de diffusion furent faits dans une gamme de température de 448 °C à 683 °C. Aux températures supérieures à 500 °C (le point de fusion eutectique minimum dans ce système), la diffusion se produisit à partir d'une source de vapeur ; en dessous de 500 °C des sources déposées en surface furent utilisées. Les coefficients de diffusion à saturation, enthalpies et entropies de rapports impureté-lacune furent calculés d'après le modèle ionique commun pour la diffusion simultanée d'ions bivalents dans des halogénures alcalins. Dans le NaCl les coefficients de diffusion à saturation Ds(Ca) et Ds(Sr) sont donnés par les formules : Ds(Ca) = 1,14 × 10-3 exp(- 0,851 eV/kT cm2/s et Ds(Sr) = 2,30 ×10-3 exp(- 0,925 eV/kT) cm2/s pour le calcium et le strontium, respectivement. L'énergie libre Gibbs d'association du complexe impureté-lacune dans le NaCl pour le calcium peut être représentée par Ɗg(Ca) = -0,752 eV + (2,69 × 10-4 eV/K) T et celle pour le strontium par Ɗg(Sr = - 0,671 eV + (3,35 × 10-4 eV/K) T.
Abstract
Concentration dependent diffusion coefficients for 45Ca2+ and 85Sr2+ in purified NaCl were measured using a sectioning method. NaCl was purified by an ion exchange - Cl2-HCl process and the crystals grown under 116 atmosphere of HCl. The tracers were purified on small disposable ion exchange columns to remove precessor and daughter impurities prior to use in a diffusion anneal. Isothermal diffusion anneals were made in the temperature range from 448 °C to 683 °C. At temperatures above 500 °C (the lowest melting eutectic in this system) diffusion was from a vapor source ; below 500 °C surface deposited sources were used. The saturation diffusion coefficients, enthalpies and entropies of impurity-vacancy associations were calculated using the common ion model for simultaneous diffusion of divalent ions in alkali halides. In NaCl the saturation diffusion coefficients Ds(Ca) and Ds(Sr) are given by Ds(CA) = 1.14 × 10-3 exp(- 0.851 eV/kT) cm2/s and Ds(Sr) = 2.30 × 10-3 exp(-0.925 eV/kT) cm2/s for calcium.and strontium, respectively. The Gibbs free energy of association of the impurity vacancy complex in NaCl for calcium can be represented by Ɗg(Ca) = -0.752 eV + (2.69 × 10-4 eV/K) T and that for strontium by Ɗg(Sr) = -0.671 eV + (3.35 × 10-4 eV/K/T.