Thermal studies on the cubic spinel Fe₂MoO₄

Abstract

The cubic spinel Fe₂MoO₄ was studied in air by DTA, DTG, TG and X-ray in the temperature interval 298–1173 K. From these studies, it was concluded that above the Néel temperature Fe₂MoO₄ undergoes an irreversible crystalline phase transition from cubic to tetragonal at 623 K, wherec/a is 1.022. Above 723 K, surface oxidation followed by bulk oxidation of the spinel occurs. At 948 K, after about half the total weight gain due to oxidation, a compound is formed which was confirmed by X-ray as ferrimolybdite, Fe₂O₃·3–4 MoO₃, indicating that in Fe₂MoO₄ the Mo⁴⁺ is more readily oxidized than the Fe²⁺. Above 940 K, further oxidation of Fe²⁺ and Mo⁴⁺ into their respective oxide occurs. About 13 % of the MoO₃ vaporizes, and the rest melts at 1028 K.

Zusammenfassung

Das kubische Spinell Fe₂MoO₄ wurde in Luft im Temperaturbereich von 298 bis 1173 K durch DTA, DTG, TG und Röntgen untersucht. Aus diesen Studien wurde gefolgert, daß oberhalb der Neel Temperature ein irreversibler kristalliner Phasenübergang des Fe₂MoO₄ aus der kubischen in die tetragonale Form bei 623 K stattfindet, wobeic/a=1.022 beträgt. Oberhalb von 725 K findet eine Oberflächenoxidierung des Spinels statt, der eine allgemeine Oxidation folgt. Bei 948 K, nachdem etwa die Hälfte der infolge der Oxidation auftretenden Gewichtszunahme erfolgte, wird eine durch Röntgen als Ferrimolybdit bestätigte Verbindung gebildet (Fe₂O₃·3–4 MoO₃), welche zeigt, daß in Fe₂MoO₄ das Mo⁴⁺ leichter oxidiert wird als das Fe²⁺. Oberhalb von 940 K erfolgt eine weitere Oxidation von Fe²⁺ und Mo⁴⁺ zu ihren entsprechenden Oxiden. Etwa 13% des MoO₃ verdampft und das übrige schmilzt bei 1028 K.

Резюме

С помощью ДТА, ДТГ, ТГ и рентгенографии изуч ена шпинель Fe₂MoO₄ кубическо й структуры в интервал е температур 298–1173 К и в ат мосфере воздуха. Сделано заключение, что выше т емпературы Нееля Fe₂MoO₄ подвергается при 623 К не обратимому фазовому переходу от кубической до тетраг ональной структуры, для которо й отношение параметров с/а состав ляет 1.022. Выше 723 К, вслед за окислением поверхно сти, следует окисление во всем объ еме. В результате окис ление происходит увеличен ие общего веса почти наполовину и пр и 948 К образуется соеди нение Fe₂O₃. 3–4МоО₃, подтвержденно е рентгеноструктурны х анализом. Это свидет ельствует о том, что в Fe₂MoO₄ ион Mo⁴⁺ более легко окисляется, чем ион Fe²⁺. Выше 940 К происход ит дальнейшее окислени е ионов Fe²⁺ и Mo⁴⁺ до соответствующ их окислов. Около 13% MoO₃ испаряется, а остаток плавится при 1028 К.