High-Temperature Heat Capacity and Thermodynamic Functions of the LiNaGe4O9 Germanate

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Lithium sodium tetragermanate, LiNaGe4O9, has been prepared by solid-state reaction, by sequentially firing stoichiometric mixtures of Li2CO3, Na2CO3, and GeO2 starting materials in air in the temperature range 773–1073 K. Its unit-cell parameters have been determined by X-ray diffraction: a = 4.68007(3) Å, b = 9.3220(8) Å , c = 15.900(2) Å, and V = 694.113 Å (Z = 4, sp. gr. Pcca). The high-temperature heat capacity of the germanate has been determined using differential scanning calorimetry in the temperature range 320–1050 K. The experimental temperature-dependent heat capacity data, Cp(T), have been used to calculate the principal thermodynamic functions of LiNaGe4O9.

About the authors

L. T. Denisova

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
660041, Krasnoyarsk, Russia

E. O. Golubeva

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
660041, Krasnoyarsk, Russia

Yu. F. Kargin

Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
119991, Moscow, Russia

G. V. Vasil’ev

Siberian Federal University

Email: ldenisova@sfu-kras.ru
660041, Krasnoyarsk, Russia

V. M. Denisov

Siberian Federal University

Author for correspondence.
Email: ldenisova@sfu-kras.ru
660041, Krasnoyarsk, Russia

References

  1. Ilyushin G.D., Dem’yanets L.N. Crystal Chemistry of Germanates: Characteristic Structural Features of Li,Ge-germanates // Crystallogr. Rep. 2000. V. 45. P. 626–632.
  2. Matveeva R.G., lyukhin V.V.I., Belov N.V. Crystalline Structure of Mixed Alkali Tetragermanate // Dokl. Akad. Nauk SSSR. 1973.V. 213. № 3. P. 584–587.
  3. Волнянский М.Д., Кудзин А.Ю. Сегнетоэлектрические свойства монокристаллов LiNaGe4O9 // Физика твердого тела. 1990. Т. 32. № 10. С. 3160–3163.
  4. Волнянский М.Д., Трубицын М.П., Бибикова О.А. Влияние нестехиометрии состава на проводимость кристаллов LiNaGe4O9 // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. № 6. С. 1060–1063.
  5. Bibikova O.A., Volnianskii M.D., Trubitsyn M.P. Electric Conductivity of LiNaGe4O9:Cu Crystals // Biсник ХНУ. Сер. Фiзика. 2015. Вип. 23. С. 117–119.
  6. Омельченко К.С., Хмеленко О.В., Панченко Т.В., Волнянский М.Д. Фотолюминесценция кристаллов LiNaGe4O9, активированных марганцем // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. № 4. С. 722–726.
  7. Li P., Tan L., Wang L., Zheng J. et al. Synthesis, Structure, and Performance of Efficient Red Phosphor Li-NaGe4O9:Mn4+ and Its Application in Warm WLEDs // J. Am. Ceram. Soc. 2016. V. 99. № 6. P. 2029–2034. https://doi.org/10.1111/jacc.14168
  8. Morad I., Liu X., Qiu J. Crystallization-Induced Valence State Change of Mn2+ → Mn4+ in LiNaGe4O9 Glass-Ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 2020. V. 103. P. 3051–3059. https://doi.org/10.1111/jacc.17006
  9. Jasik A., Berkowski M., Kaczmarek S.M. et al. Growth, Optical and EPR Properties of Li1.72Na0.28Ge4O9 Single Crystals Pure and Slightly Doped with Cr // Cent. Eur. J. Phys. 2012. V. 10. № 2. P. 506–513. https://doi.org/10.2478/s11534-011-0114-4
  10. Morikawa K., Atake T., Wada M., Yamaguchi T. Phase Transitions and the Heat Capacity Anomalies in Ferroelectric Ki2Ge7O15 and LiNaGe4O9 // J. Phys. Soc. Jpn. 1998. V. 67. № 6. P. 1994–1998.
  11. Cach R., Cebula I., Volnyanskii M.D. Specific Heat Anomalies in Ferroelectrics LiNaGe4O9 and Li1.1Na0.9Ge4O9 // Phys. Status Solidi, A. 2004. V. 241. № 5. P. 998–1004. https://doi.org/10.1002/pssb.200301983
  12. Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов: Справочник. Вып. 5. Двойные системы. Ч. I / Под ред. Галахова Ф.Я. Л.: Наука, 1985. 284 с.
  13. Baur F., Jüstel T. Dependence of the Optical Properties of Mn4+ Activated A2Ge4O9 (A = K, Rb) on Temperature and Chemical Environment // J. Lumin. 2016. V. 177. P. 354–360. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2016.04.046
  14. Shornicov S.I. Thermodynamic Properties of the Na2O-GeO2 Melts // Experim. Geochem. 2014. V. 2. № 1. P. 51–53.
  15. Bruker AXS TOPAS V4: General Profile and Structure Analysis Softwere for Powder Diffraction Data. – User’s Manual. Bruker AXS. Karlsruhe. Germany. 2008.
  16. Денисов В.М., Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Биронт В.С. Теплофизические свойства монокристаллов Bi4Ge3O12 // Физика твердого тела. 2010. Т. 52. № 7. С. 1274–1277.
  17. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Каргин Ю.Ф. и др. Высокотемпературная теплоемкость и термодинамические свойства Tb2Sn2O7 // Неорган. материалы. 2017. Т. 53. № 1. С. 71–73. https://doi.org/10.7868/S0002337X17010043
  18. Maier C.G., Kelley K.K. An Equation for the Representation of High Temperature Heat Content Data // J. Am. Chem. Soc. 1932. V. 54. № 8. P. 3243–3246. https://doi.org/10.1021/ja01347a029
  19. Кубашевский О., Олкокк С.Б. Металлургическая термохимия. М.: Металлургия, 1982. 392 с.
  20. Richet P., Fiquet G. High-Temperature Heat Capacity and Premelting of Minerals in the System MgO–CaO–Al2O3–SiO2 // J. Geophys. Res. 1991. V. 96. № B1. P. 445–456.
  21. Чудненко К.В. Термодинамическое моделирование в геохимии: теория, алгоритмы, программное обеспечение, приложения. Новосибирск: Гео, 2010. 287 с.
  22. Leitner J., Chuchvalec P., Sedmidubský D. et al. Estimation of Heat Capacities of Solid Mixed Oxides // Thermochim. Acta. 2003. V. 395. P. 27–46.
  23. Leitner J., VoňKa P., Sedmidubský D., Svoboda P. Application of Neumann-Kopp Rule for Estimation of Heat Capacity of Mixed Oxides // Thermochim. Acta. 2010. V. 497. P. 7–13. https://doi.org/10.1016/j.tca.2009.08.002
  24. Кумок В.Н. Проблема согласования методов оценки термодинамических характеристик // Прямые и обратные задачи химической термодинамики. Новосибирск: Наука, 1987. С. 108–123.
  25. Spencer P.J. Estimation of Thermodynamic Data for Metallurgical Applications // Thermochim. Acta. 1998. V. 314. P. 1–21.
  26. Штенберг М.В., Бычинский В.А., Королева О.Н. и др. Расчет энтальпии образования, стандартной энтропии и стандартной теплоемкости щелочных и щелочноземельных германатов // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 11. С. 1470–1475. https://doi.org/10.7868/S0044457X17110071
  27. Glasser L., Jenkins H.D.B. Ambient Isobaric Heat Capacities, Cp,m, for Ionic Solids and Liquids: an Application of Volume-Based Thermodynamics (VBT) // Inorg. Chem. 2011. V. 50. P. 8565–8569. https://doi.org/10.1021/ic201093p
  28. Glasser L., Jenkins H.D.B. Single-Ion Heat Capacities, Cp(298)ion, of Solids: with a Novel Route to Heat-Capacity Estimation of Complex Anions // Inorg. Chem. 2012. V. 51. P. 6369–6366.https://doi.org/10.1021/ic300591fi

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (81KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Л.Т. Денисова, Е.О. Голубева, Ю.Ф. Каргин, Г.В. Васильев, В.М. Денисов