Il Nuovo Cimento D

, Volume 1, Issue 3, pp 409–421 | Cite as

Ionic structure of solutions of alkali metals and molten salts

  • G. Chabrier
  • G. Senatore
  • M. P. Tosi
Article

Summary

Neutron diffraction patterns from K−KCl and Rb−RbBr liquid solutions at various compositions are examined in a ionic-mixture model which neglects screening and aggregation due to the metallic electrons. The main features of the observed diffraction patterns for wave numberk roughly above 1 Å−1 are accounted for by the model. The approach to the metal-rich end of the phase diagram is analysed in detail from different viewpoints in the K−KCl system. Short-range correlations of the potassium ions are described in this region by a metallic radius deduced from properties of the pure liquid metal, but a simple expanded-metal model must be supplemented by the assumption that considerable disorder is introduced in its structure by the halogen ions. Features of short-range ordering in the salt-rich region that are implied by a shoulder on the high-k side of the main peak in the diffraction pattern are also commented upon.

Keywords

Molten Salt Neutron Diffraction Pattern Mean Spherical Approximation Partial Structure Factor Liquid Alkali Metal 

Riassunto

Questo lavoro analizza dati sperimentali di diffrazione neutronica da soluzioni liquide K−KCl e Rb−RbBr a varie composizioni. Mentre la diffusione a piccoli angoli (per numeri d'onda trasferiti inferiori a circa 1 Å−1) è fortemente influenzata da effetti di schermo e di aggregazione associati agli elettroni esterni della componente metallica, l'ordine a corto raggio in questi sistemi è ben riprodotto da un modello che li considera come miscele ioniche. La struttura del sistema K−KCl ad alte concentrazioni della componente metallica è ulteriormente studiata in dettaglio da punti di vista diversi. Si mostra cosí che il sistema in questa regione di composizione può anche essere visto come un metallo espanso di cui gli ioni alogeno riducono fortemente l'ordine a corto raggio. Si discutono infine alcuni aspetti dell'ordine a corto raggio nella regione di alte concentrazioni della componente salina, associati con uno struttura secondaria nella figura di diffrazione.

Резюме

Исследуются результаты дифракции нейтронов на жидких растворах K−KCl и Rb−RbBr при различных составах. Исследование проводится в рамках модели ионной смеси, в которой пренебрегается экранированием и агрегацией, обусловленными металлическими электронами. Эта модель объясняет главные особенности наблюденных картин дифракции для волновых чиселk порядка 1 Å−1. С разных точек зрения анализируется фазовая диаграмма в системе K−KCl. Описываются короткодействующие корреляции для ионов калия в указанной области, используя металлический радиус, выведенный из свойств чистогожидкого металла, но простая металлическая модель должна быть дополнена предположением, что существенный беспорядок вводится в структуру металла ионами галогенов. Интерпретируются особенности короткодействующего упорядочения в области с высоким содержанием соли, которые связаны с выступом у главного пика со стороны большихk на диаграмме дифракции.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    For general reviews seeM. A. Bredig: inMolten Salt Chemistry, edited byM. Blander (New York, N. Y., 1964), p. 367;J. D. Corbett: inFused Salts, edited byB. Sundheim (New York, N. Y., 1964), p. 341.Google Scholar
  2. (2).
    H. R. Bronstein, A. S. Dworkin andM. A. Bredig:J. Chem. Phys.,37, 677 (1962).CrossRefADSGoogle Scholar
  3. (3).
    J. F. Jal, P. Chieux, J. Dupuy andJ. P. Dupin:J. Phys. (Paris),41, 657 (1980);P. Chieux, P. Damay, J. Dupuy andJ. F. Jal:J. Phys. Chem.,84, 1211 (1980).Google Scholar
  4. (4).
    J. F. Jal: Thesis at the University Claude Bernard, Lyon I (1981).Google Scholar
  5. (5).
    W. Martin, W. Freyland, P. Lamparter andS. Steeb:Phys. Chem. Liq.,10, 46, 61, 77 (1980).Google Scholar
  6. (6).
    For a general review on unusual ionic liquids seeF. Hensel:Adv. Phys.,28, 555 (1979).CrossRefADSGoogle Scholar
  7. (7).
    H. Minoo, C. Deutsch andJ. P. Hansen:J. Phys. Lett.,38, L191 (1977).Google Scholar
  8. (8).
    D. K. Chaturvedi, G. Senatore andM. P. Tosi:Lett. Nuovo Cimento,30, 47 (1981);D. K. Chaturvedi, M. Rovere, G. Senatore andM. P. Tosi:Physica B (The Hague),111, 11 (1981).ADSGoogle Scholar
  9. (9).
    R. V. Sharma, G. Senatore andM. P. Tosi:Phys. Chem. Liq. (in press).Google Scholar
  10. (10).
    G. Senatore, M. Parrinello andM. P. Tosi:Philos. Mag. B,41, 595 (1980), and references therein;W. Freyland: private communication.Google Scholar
  11. (11).
    M. C. Abramo, C. Caccamo, G. Pizzimenti, M. Parrinello andM. P. Tosi:J. Chem. Phys.,68, 2889 (1978); see alsoM. Parrinello andM. P. Tosi:Riv. Nuovo Cimento,2, No. 6 (1979).CrossRefADSGoogle Scholar
  12. (12).
    G. Senatore, P. V. Giaquinta andM. P. Tosi:Physica B (The Hague),112, 360 (1982).Google Scholar
  13. (13).
    M. Parrinello andM. P. Tosi:Chem. Phys. Lett.,64, 579 (1979).CrossRefADSGoogle Scholar
  14. (14).
    D. K. Chaturvedi, G. Senatore andM. P. Tosi:Nuovo Cimento B,62, 375 (1981).ADSCrossRefGoogle Scholar
  15. (15).
    J. Y. Derrien andJ. Dupuy:J. Phys. (Paris),36, 191 (1975).Google Scholar
  16. (16).
    J. P. Hansen:J. Phys. C,14, L151 (1981).CrossRefADSGoogle Scholar
  17. (17).
    G. Franz, W. Freyland, W. Gläser, F. Hensel andE. Schneider:J. Phys. Paris Coll. C,8, 41 (1980).Google Scholar
  18. (18).
    E. W. Mitchell, P. F. J. Poncet andR. J. Stewart:Philos. Mag.,34, 742 (1976).Google Scholar
  19. (19).
    N. H. March andM. P. Tosi:Phys. Chem. Liq.,11, 79 (1981).Google Scholar
  20. (20).
    J. R. D. Copley andA. Rahman:Phys. Rev. A,13, 2276 (1976).CrossRefADSGoogle Scholar
  21. (21).
    R. J. Baxter:J. Chem. Phys.,52, 4559 (1970).CrossRefADSGoogle Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1982

Authors and Affiliations

  • G. Chabrier
    • 1
    • 2
  • G. Senatore
    • 3
  • M. P. Tosi
    • 4
    • 5
    • 6
  1. 1.Scuola Internazionale Superiore di Studi AvanzatiTriesteItalia
  2. 2.Département de Physique des MatériauxUniversité Lyon IVilleurbanneFrance
  3. 3.Scuola Normale SuperiorePisaItalia
  4. 4.International Centre for Theoretical PhysicsTriesteItaly
  5. 5.GNSM-CNRTriesteItalia
  6. 6.Istituto di Fisica Teorica dell'UniversitàTriesteItalia

Personalised recommendations