Estrutura de vidros fosfatos ternários no sistema Pb-Al metafosfato

• Main Author: Tsuchida, Jefferson Esquina
• Other Authors: Pizani, Paulo Sérgio
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de São Carlos 2016
• Subjects: Vidro metafosfato; Estrutura vítrea; Ligação química; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Online Access: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/5001

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1774.pdf: 3816839 bytes, checksum: e15cf4e172a2d36c85004ee48a784080 (MD5) Previous issue date: 2008-02-26 === Financiadora de Estudos e Projetos === In this work, the Pb-Al meta-phosphate glass system (1-x) Pb(PO3)2 xAl(PO3)3 was studied, with the aim of determining the structural effects induced in the glass network by the substitution of Pb by Al. In the series of glasses encompassing the range 0 ≤ x ≤ 1 the composition meta [O/P] = 3 was maintained. In this way, the resulting phosphate network will be composed mainly by phosphate tetrahedra in condensation Q2 (chains or rings), simplifying the formulation of structural models. The structure of this system was analyzed trough a combination of Raman spectroscopy and Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The structural environments around the network former and modifiers species were analyzed by 31P, 27Al and 207Pb-NMR, quantifying the distribution of phosphate groups and determining the coordination numbers of Al and Pb. For phosphate groups, several Q2 species were identified according to the number of P-O-Pb and P-O-Al bonds established by each tetrahedron. Through the quantitative analysis of the evolution of the population of these species with the concentration of Al, it was possible to infer specific characteristics of organization of the Al coordination polyhedra and phosphate tetrahedra. Phosphates share preferentially only a single corner with an Al-O polyhedron, which is found with high coordination number, and the other corner with a Pb-polyhedron. As x is increased, this medium range arrangement around Al is maintained through the progressive decrease of the Al coordination number, up to a certain critical concentration (x = 0.43). Above this concentration, the arrangement is not sustained and phosphates sharing two corners with Al-polyhedrons appear. On the other hand, the environments around Pb have high coordination numbers and a considerable degree of cornersharing between Pb-polyhedra was determined. The dependence of Pb coordination number with composition is determined by the quantity of available Onp, without apparent modification in the degree of O-sharing. The behavior observed for the local order around the Al and the arrangement of coordination polyhedra is similar to the observed in tow other meta-phosphates (Ca-Al and Na-Al), pointing out to a possible general trend for ternary phosphate glasses. === Neste trabalho foi analisado o sistema vítreo metafosfato de Pb-Al, (1-x) Pb(PO3)2 xAl(PO3)3, com o objetivo de analisar o efeito sobre a estrutura da rede vítrea causado pela substituição de Pb por Al. Nesta série de vidros, com 0 ≤ x ≤ 1, foi mantida a composição meta [O/P] = 3, de forma que a rede de grupos fosfatos resultante seja constituída predominante por tetraedros em condensação Q2 (cadeias ou anéis), simplificando assim a elaboração de modelos estruturais. A informação sobre a estrutura deste sistema foi obtida fundamentalmente das técnicas de espectroscopia Raman e Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Foram analisados os ambientes estruturais das espécies formadoras e modificadoras de rede através de RMN de 31P, 27Al e 207Pb, quantificando a distribuição de espécies de grupos fosfatos e determinando os números de coordenação de Al e Pb. Foram identificadas diferentes espécies Q2 de acordo com o número de ligações P-O-Pb e P-O-Al estabelecidas por cada tetraedro. Da análise quantitativa da evolução das populações com a concentração de Al, foi possível inferir comportamentos preferenciais na organização dos poliedros de coordenação e os tetraedros fosfatos. Os fosfatos compartilham preferencialmente um vértice com os poliedros de coordenação de O ao redor de Al, com alto número de coordenação, e o outro com o poliedro do Pb. Foi determinado que esta organização de médio alcance é mantida até certa concentração crítica (x = 0.43), através da redução progressiva do número de coordenação do Al. Acima dessa concentração esta organização não é mais sustentada, aparecendo fosfatos compartilhando dois vértices com poliedros de coordenação de Al. No caso do Pb, os ambientes ao redor do íon possuem alto número de coordenação e há compartilhamento de vértices entre Pb. O número de coordenação tem uma dependência da composição governada pela quantidade de Onp disponível, sem modificação apreciável no grau de compartilhamento de Onp com outros poliedros ao redor do Pb. Os comportamentos observados para a ordem local ao redor de Al e a organização dos poliedros de coordenação são semelhantes aos observados em metafosfatos de Ca-Al e de Na-Al, indicando um possível comportamento geral para vidros fosfatos ternários.