Определение стехиометрического состава

Сверх проводящей керамики ( система Y-Ba-Cu )

Открытие высокотемпературной сверхпроводящей керамики (ВТСП) создало возможность применения ее в электронной технике. К настоящему времени получен ряд стабильных высокотемпературных сверхпроводящих монофазных керамических материалов состава Y₁Ba₂Cu₃O_7-8 и La₁Ba₂Cu₃O_7-8 , где Ln– один из лантаноидов (Eu, Gd, Dy, Ho, Er и пр.) с температурой перехода в cверхпроводящее состояние T_к = 90 – 100 K. В системе Y–Ba–Си–O–F синтезирован многофазный материал, содержащий метастабильную сверхпроводящую фазу с T_к = 150 K. Проводятся широкие работы по синтезу новых сверхпроводящих керамических материалов с более высокими, чем T=115 K и стабильностью в системе Bi(Рb)SrCaCu.. Сперхпроводящие пленки состава YВа₂Са₃0₇ и Bi_z(Pb)Sr₂Ca₂Cu₃O_x. применяются для экранирования от электри- ческих полей, в сверхчувствительных датчиках, прецизионных измерительных приборах, в элементной базе ЭBM новых поколений.

Наиболее перспективными методами синтеза ВТСП для целей микроэлектроники являются методы химического соосаждения из растворов нитратов и методы гидроксополимеризации. Основные преимущества данных методов перед традиционными для керамики – твердофазное спекание из оксидов или карбонатов, возможность получения ультратонкодисперсных порошков высокой степени чистоты и гомогенности. Одним из главных факторов, влияния их на свойства ВТСП, является соблюдение стехиометрического состава и степени чистоты керамики.

Для установления стехиометрического состава сверхпроводящей керамики используют классические химические методы анализа – весовой, титрометрический.

Для анализа ВТСП состава Y₁Ba₂Cu₃O_7-8 барий осаждают в виде кристаллического осадка ВаSО₄,. медь определяют иодометрическим титрованием, иттрий - комплексонометрией.

Определение бария

Навеску образца ВТСП растворяют в соляной кислоте и проводят осаждение из разбавленного, нагретого и подкисленного раствора, добавляя по каплям при перемешивании разбавленную серную кислоту. (Осаждаемая форма - ВаSО₄ , весовая форма – BaSO₄)_.

Реактивы

Соляная кислота, HCl, 0,1 н., 2 н. раствор, концентрированная.

Серная кислота,H₂SO₄, 0,2 н. раствор.

Нитрат серебра, AgNO₃, 1%-ный раствор в капельнице.

Описание определения

Для анализа взвешивают на аналитических весах около 2 г измельченной керамики .Порошок пересыпают через сухую воронку в мерную колбу вместимостью 100 мл.

Навеску, пересыпанную в мерную колбу, растворяют в 20 мл 0,1 н раствора HCl, добавляют по каплям концентрированную HCl до растворения керамики. Затем добавляют дистиллированную воду до метки и тщательно перемешивают.

Для проведения анализа (в двух параллельных пробах ) отбирают пипеткой аликвотную часть 25 мл и переносят в стакан вместимостью 250 – 300 мл. Растворы в стаканах нагревают до 60 – 70 ºС.

Осаждение бария проводят из горячего раствора, приливая по каплям из пипетки до 10 мл 10%-ного раствора H₂SO₄ при непрерывном перемешивании раствора стеклянной палочкой. Через некоторое время проверяют полноту осаждения. Осадок сульфата бария оставляют для «созревания» до следующего занятия. (Если перед осаждением ввести в систему 2 – 3 мл 1%-ного раствора пикриновой кислоты, то осадок можно фильтровать через 30 минут).

Фильтрование проводят через плотный фильтр с синей лентой методом декантации. Промывают осадок теплой дистиллированной водой до отрицательной реакции на хлорид-ион. Осадок на фильтре помещают в тигель, доведенный предварительно до постоянной массы, осторожно обугливают и прокаливают в муфеле до постоянной массы.

Результаты анализа (в % ) рассчитывают по формуле:

где а – масса осадка, г;

m – навеска образца, г;

ФП – фактор пересчета, равный 0.5884;

n – число аликвотных частей.

Фильтрат, содержащий медь и иттрий, сливают в мерную колбу на 200 мл, добавляют воды до метки и сохраняют для их дальнейшего определения (фильтрат № I). ,