О соединениях кюрия с рутением

В предыдущей работе были приведены результаты рентгенографической идентификации новых соединений – интерметаллидов Ru2Cm с гексагональной решеткой типа Zn2Mg и Ru3Cm с кубической решеткой типа Cu3Au, полученных при изучении сплавообразования платиноида рутения с трансплутониевым элементом кюрием-244. В данной работе будет продолжен анализ полученных экспериментальных результатов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Таким образом, в сплаве рутения с кюрием-244, полученном методом высокотемпературной конденсации паров металлического кюрия на подложку из рутения, установлено образование двух интерметаллидов: Ru2Cm структурного типа Zn2Mg (параметры кристаллической решетки (ПКР) а = 5,279(1) A, с = 8,812(3)A) и Ru3Cm структурного типа Cu3Au (ПКР а = 4,151(2) A).

Эти результаты согласуются с результатами, полученными ранее [1] при исследованиях изготовленных тем же методом сплавов кюрия-244 с платиной, иридием, родием, в которых установлено образование интерметаллидов того же стехиометрического состава (табл. 1): Pn2Cm и Pn3Cm (где Pn=Pt, Ir, Rh).

В табл. 2, 3 приведены индексы отражений hkl, экспериментальные и теоретические межплоскостные расстояния (dэкс, dвыч), а также относительные интенсивности (Iотн экс и Iотн выч) рефлексов, соответствующих соединениям Ru2Cm и Ru3Cm. Из рентгеновских данных определена их кристаллографическая плотность: для Ru2Cm она составила 14,02 г/см3, для Ru3Cm 12,77 г/см3.

Таблица 1. Интерметаллические соединения кюрия с платиновыми металлами

Интерметал-лид	Структура (тип)	ПКР, А
		a
Pt 3 Cm	Кубическая (Cu 3 Au)	4,181-4,196
Pt2Cm	Кубическая (Cu2Mg)	7,600-7,670
Ir3Cm	Кубическая (Cu3Au)	4,1729(5)
Ir 2 Cm	Кубическая (Cu 2 Mg)	7,5714(3)
Rh3Cm	Кубическая (Cu3Au)	4,161(1)
Rh2Cm	Кубическая (Cu2Mg)	7,5187(2)

Как было установлено, система Ru-Cm характеризуется отсутствием взаимной растворимости компонентов при комнатной температуре, чего и следовало ожидать, поскольку метал-

Таблица 2. Результаты расчета межплоскостных расстояний для фазы Ru₂Cm.

hkl Iотн экс d А экс, Iотн выч dвыч, Å (110) 0,57 2,643 0,58 2,640 (103) 0,96 2,472 0,98 2,471 (112) 1,00 2,266 1,00 2,264 (201) 0,55 2,211 0,60 2,213 (213) 0,35 1,489 0,37 1,489 (302) 0,25 1,440 0,23 1,440 (205) 0,32 1,396 0,29 1,396 (220) 0,14 1,319 0,22 1,320 (313) 0,15 1,163 0,17 1,164 Примечание. Здесь и далее: * - Iотн выч — IHKL — Г F HKL ( Vcell 2 [         1 + Г-cos 00 2 M     „ • PHKL *  •          ee    , где FHKL - структурная ^        sin 0- cosO амплитуда, Vcell - объем ячейки, PHKL — множитель повторяемости, y=1 при съемке без монохроматора, 2М=(2л/ dHKL) . <^2> - фактор Дебая-Валлера, <^2> - средний квадрат тепловых смещений атомов вдоль дифракционного вектора (по нормали к отражающим плоскостям), <^2>=0,07 A

Таблица 3. Результаты расчета межплоскостных расстояний для фазы Ru₃Cm.

hkl Iотн экс d А экс, Iотн выч dвыч, Å (001) 0,07 4,154 0,15 4,151 (101) 0,09 2,931 0,13 2,935 (111) 1,00 2,399 1,00 2,397 (002) 0,61 2,077 0,48 2,076 (202) 0,38 1,467 0,30 1,468 (113) 0,40 1,251 0,34 1,252 (222) 0,15 1,198 0,10 1,198 лический радиус кюрия на ~30 % больше радиуса рутения.

Влияние альфа-распада 244Cm («самооблуче-ния») на кристаллическую решётку интерметал-лида Ru3Cm исследовали в ходе выдержки отожженного образца сплава на воздухе при комнатной температуре. При этом было получено несколько его дифрактограмм - сразу после отжига, затем через 1 сут. и через 3 сут. В процессе выдержки наблюдалось резкое уменьшение интенсивности рефлексов кубической решётки интерметаллида Ru3Cm, сопровождаемое их смещением в сторону малых углов (т.е. возрастанием параметра решётки (рис. 1, табл. 4)). На рен-

20,град

Рис. 1. Изменение интенсивности рефлекса (111) интерметаллида Ru₃Cm в зависимости от времени выдержки (t): а – t = 0,1 сут.; б - t = 1 сут.; в - t = 3 сут.

тгенограмме образца, полученной через 3 сут., не зафиксировано ни одного рефлекса данного соединения, наступила полная аморфизация его кристаллической решётки.

Следует заметить, что рентгеноаморфизация изоструктурных соединений Pn3Cm (где Pn=Pt, Ir, Rh) произошла еще быстрее – менее чем за 22 ч [1]. Немного более устойчивыми оказались соединения вида Pn2Cm – их рефлексы сохранялись на рентгенограммах до 5-7 сут. выдержки.

Таблица 4. Изменение ПКР интерметаллида Ru₃Cm во времени

n0	n	Параметры решетки		t, сут.
		a, Å	V, Å3
6	4	4,151(2)	71,5(1)	0,1
4	4	4,161(2)	72,0(1)	1
-	-	-	-	3

Примечание. Здесь n₀– число рефлексов интерметал-лида на рентгенограмме, n – число рефлексов в расчетном наборе ПКР

Следует заметить также, что быстрая рентгено-аморфизация характерна именно для интерметаллических соединений, в то время как например оксидные фазы кюрия-244 весьма устойчивы к самооблучению, полной их аморфизации не наблюдается и через год выдержки, хотя интенсивность дифракционной картины заметно уменьшается. Примерами могут служить оксиды кюрия состава CmO1,5 (гексагональная А-форма ) и CmO1,9 (гранецентрированная кубическая а-форма) [2].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для соединений Ru2Cm и Ru3Cm определены значения межплоскостных расстояний и относительной интенсивности рефлексов, рассчитана кристаллографическая плотность (для Ru2Cm – 14,02 г/см3, для Ru3Cm - 12,77 г/см3). Установлено, что во всех системах кюрия с платиновыми металлами (Ir, Rh, Pt, Ru) существуют интерметаллиды состава Pn2Cm и Pn3Cm, для которых характерна быстрая аморфизация под воздействием альфа-распада кюрия-244.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках федеральных целевых программ «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 годы» и «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы»