The transitions in phases II–III–IV in high purity ammonium nitrate

Abstract

The phase changes in high-purity ammonium nitrate were studied by a differential thermal analysis (DTA) apparatus designed for constant heating and cooling rates and continuous cycling for ∼3-gram samples. On the basis of DTA and X-ray diffraction data very consistent behavior is observed. Phase IV → III transformation on heating in the range 43‡ to 51‡ and Phase II → IV transformation on cooling in the range 49‡ to 53‡ are demonstrated. The III → II transition at about 86→ is seen with repeated temperature cycling. This repeatable behavior not consistently seen by investigators using other techniques is believed to be due to the high purity material and constant heating and cooling rates.

Résumé

On a étudié les changements de phase du nitrate d'ammonium de haute pureté à l'aide d'un analyseur thermique différentiel conÇu pour réaliser des vitesses d'échauffement et de refroidissement constantes ainsi que des cycles thermiques avec environ 3 g d'échantillon. Les résultats d'ATD et de diffraction X indiquent un comportement tout à fait constant. La tranformation de la phase IV en phase III se produit entre 43 et 51‡ à l'échauffement et celle de la phase II en phase IV entre 49 et 53‡ au refroidissement. On observe la transition III → II à 86‡ environ, avec des cycles thermiques répétés. On explique ce comportement bien défini, qui n'a pas été toujours remarqué par les chercheurs utilisant d'autres techniques, par l'emploi d'un échantillon de haute pureté et de vitesses d'échauffement et de refroidissement constantes.

Zusammenfassung

Die PhasenübergÄnge von hochreinem Ammoniumnitrat wurden mit Hilfe einer differentialthermoanalytischen Apparatur mit konstanten Aufheiz- und Abkühlungsgeschwindigkeiten und mit kontinuierlichen Temperaturzyklen für ungefÄhr 3 g betragende Proben geprüft. Diese Untersuchung, weiterhin röntgendiffraktometrische Aufnahmen zeigten ein sehr übereinstimmendes Verhalten. Die Phasenumwandlung IV → III erfolgte beim Erhitzen zwischen 43–51‡, die Phasenumwandlung II → IV beim Abkühlen zwischen 49–53‡. Die Umwandlung III → II bei ungefÄhr 86‡ wurde im wiederholenden Temperaturzyklus beobachtet. Dieses reproduzierbare Verhalten, welches nicht mit Untersuchungen durch andere Methoden übereinstimmt, wird der hohen Reinheit der Substanzen und den konstanten Aufheiz- und Abkühlungsgeschwindigkeiten zugeschrieben.

РЕжУМЕ

ИсслЕДОВАНы пЕРЕхОД ы ФАж В НИтРАтЕ АММОНИ ь БОльшОИ ЧИстОты МЕтО ДОМ ДИФФЕРЕНцИАльНО гО тЕРМИЧЕскОгО АНАлИж А (ДтА). УстАНОВкА, скОНстРУИРОВАННАь Д ль ИжУЧЕНИь пЕРЕхОДА ФАж, РАБОтАЕ т с пОстОьННОИ скОРОс тьУ НАгРЕВАНИь И ОхлАжДЕ НИь В НЕпРЕРыВНОМ цИклЕ пРИ кОлИЧЕстВЕ ОБРАжцА — 3 г. НА ОсНОВАН ИИ ДАННых ДтА И ДИФФРАкц ИИ РЕНтгЕНОВскИх лУЧЕИ ОБНАРУжЕНО сОВМЕстИ МОЕ пОВЕДЕНИЕ. пОкАжАНО п РЕВРАЩЕНИЕ ФАжы IV→III пРИ НАгРЕВАНИИ В ОБ лАстИ тЕМпЕРАтУРы 43–51‡ C И II–IV пРИ ОхлАжДЕНИИ В ОБлАстИ тЕМпЕРАтУРы 49–53‡ C. пРЕВРАЩЕНИЕ III→II НАБ лУДАлОсь ОкОлО 86‡ C пРИ пОВтОРНОМ тЕМпЕРАтУ РНОМ цИклЕ. В слУЧАЕ ДР УгИх МЕтОДОВ ИсслЕДОВАНИ ь сОВМЕстИМОЕ пОВЕДЕНИЕ НЕ жАМЕтНО И, ВИДИМО, пРИсУЩЕ ВЕЩЕ стВУ ВысОкОИ ЧИстОты пРИ п ОстОьННОИ скОРОстИ НАгРЕВАНИь И ОхлАжДЕ НИь.