hrvatski

Priprava kristala CaMoO4 i CaWO4 dopiranih s Nd3+ kristalizacijom iz taljevine

U sklopu izrade seminara iz kolegija Kemija čvrstog stanja u Zavodu za opću i anorgansku kemiju Kemijskog odsjeka PMF-a izabrana je tematikapriprave laserski aktivnog materijala. S obzirom da su za sintezu danas popularnog laserskog materijala itrijevog aluminijevog granata dopiranog neodimijem (Nd-YAG) potrebne vrlo visoke temperature (iznad 1200 oC), odlučili smo se za sintezu neodimijem dopiranog kalcijevog volframata. Taj materijal se danas sve rjeđe koristi kao laserski materijal unatoč svojim izvanrednim optičkim svojstvima zbog vrlo nepogodnih termičkih svojstava. S druge strane, može se kristalizirati jednostavnije od itrijevog aluminijevog granata ili aluminijevog oksida s obzirom da je poznat niz taljevina (flukseva) u kojima se dobro otapa. Za mjerenje temperature korišten je nikrom-nikal termočlanak povezan s osobnim računalom preko univerzalnog instrumenta Metex. Promjena tempreature kontrolirana je pomoću regulacijskog transformatora (variac). Zbog nedostupnosti volframatnih soli za većinu pokusa korišten je lakše dostupan izomorfni kalcijev molibdat sličnih svojstzava. I kalcijev molibdat i kalcijev volframat priređeni su reakcijom vodenih otopina kalcijevog klorida i odgovarajuće natrijeve soli. Kao prvo sredstvo za otapanje CaMoO4 upotreblje nje kalcijev klorid. Zasićena otopina priređivana je grijanjem smjese kalcijevog klorida i kalcijevog volframata na 900 oC. Nakon otapanja u taljevinu je dodavana mala količina neodimijevog (III) oksida. Kristalizacija je postignuta hlađenjem smjese prosječnom brzinom od 1, 2-1, 5 oC/min. Tako dobiveni kristali su nažalost bili maleni, a prema boji se moglo zaključiti da nije došlo do ulaska neodimijevih(III) iona u kristal. Kao sljedeće otapalo upotrebljen je litijev klorid koji je unatoč skupoći, bio znatno pogodniji zbog veće topljivosti kalcijevog molibdata i volframata te nižeg tališta. zato su pokusi s litijevim kloridom mogli biti obavljani pri nižim temperaturama (hlađenjem od 800 oC ili 700 oC). Neizbježan problem koji se javljao prilikom kristalizacije iz LiCl bio je visok tlak para taljevine što predstavlja zdravstveni rizik. Uz to, taljevina litijevog klorida vrlo je lako difundirala kroz materijale koji su korišteni kao posude za kritalizaciju, čak i kada se radilo o kvarcnok staklu. Iz istog razloga veliki je problem bila i zaštita termočlanka. Kao najpogodniji materijal kristalizacijske posude konačno je korišten aluminijev oksid. Primjenom LiCl kao otapala uspješno su dopirani CaMoO4 i CaWO4, a rad se nastavlja. Posebna pažnja će u budućnosti biti posvećena potpunoj automatizaciji kontrole temperature.

kristalizacija; taljevina; dopiranje; molibdat; volframat

nije evidentirano