Naslov (srp)

Dobijanje litijum halogenidnih klastera tipa LinX (X=F, I, n=2-6) pomoću Knudsenove ćelije postavljene u jonizacionu komoru masenog spektrometra i određivanje njihovih svojstava : doktorska disertcija

Autor

Đustebek, Jasmina B., 1976-

Doprinosi

Radić-Perić, Jelena, 1948-
Veličković, Suzana
Jerosimić, Stanka, 1972-
Veljković, Miomir

Opis (eng)

The small heterogeneous clusters of the type LinX (X - halogen element, n>2) are of particular importance because these can exhibit unusual stoichiometries, which violate stoichiometry based on the octet rule since they have nine or more valence electrons. Boldirev et al. have calculated that these clusters exhibit lower ionization potentials than those of alkali metal atoms (5,39-3,89 eV); hence they have named “superalkali”. The “superalkali” clusters represent potential “building block” for the cluster-assembly materials with unique structural, electronic, optical, magnetic, and thermodynamic properties. However, relevant experimental information on LinX species is rather scarce, and finding a possibility for obtaining these types of clusters should be important. In this work, we report a combined experimental and theoretical investigation of small heterogeneous clusters lithium iodide and lithium fluoride. It has been investigated conditions for the applicability of Knudsen cell as chemical reactor for simultaneous production of series of clusters of the type LinX (X-F, I, n > 2) and determination of their ionization energies. Experimental conditions for producing of the LinX clusters were optimized by adjustments of the experimental setup, the composition of the sample (the mixture LiF/LiI) and temperatures of the Knudsen cell. The clusters of the type LinI and LinF (n=2-6) were detected in a cluster beam which was generated using the 1:3 and 7:1 mixture of LiF and LiI, respectivelly. The clusters LinI (n = 4, 5 and 6) were detected experimentally for the first time. Their ionization energies determined by the electron impact ionization mass spectrometry were (4,690,25) eV for Li2I, (5,14±0,25) eV for Li3I, (4,860,25) eV for Li4I, (4,62±0,25) eV for Li5I and (4,960,25) eV for Li6I. Also, the clusters Li5F and Li6F were detected experimentally for the first time with their ionization energies of (4,29±0,25) eV, and (4,24±0,25) eV, respectively. These results represent experimental confirmation that clusters LinX (X –F and I, n = 2 – 6) belong in the class “superalkali” species. The first theoretical data of the ionization energy and structure of the LinI clusters are presented in this work. The good agreement between the results of calculations and experimental data of the ionization energies of these clusters confirms geometrical structure proposed in this work. It has been concluded that the apparatus based on magnetic sector instrument, where Knudsen cell was placed into ionization chamber, provides an efficient and simple way for detection of both the ionic and neutral components of LinI and LinF (n=2-6) clusters. The simultaneous production and mass spectrometric detection of the ionic of clusters provide information on the conditions of formation and the stability of these ion species and increasingly contributes toward the development of clusters for practical applications

Opis (srp)

Heterogeni klasteri litijuma tipa LinX (X-halogeni element, n>2) ispoljavaju, zbog svoje neobične stehiometrije, kojom krše oktetno pravilo jer sadrže devet ili više elektrona, specifične osobine. Boldirev et al. su izračunali da pomenuti klasteri imaju niže vrednosti energije jonizacije nego metalni atom koji ulazi u njihov sastav (5,39 eV-3,89 eV). Stoga takve klastere nazivamo “superalkalni”. Pod pojmom “superalkalni” klaster podrazumeva se i potencijalni “gradivni blok” za klasterski-sastavljene materijale sa jedinstvenim elektronskim,optičkim, magnetim i termodinamičkim osobinama. Relevantne eksperimentalne informacije o klasterima tipa LinX su retke i od značaja je pronalaženje mogućnosti za dobijanje ovih vrsta klastera. U ovoj disertaciji, predočena su eksperimentalna i teorijska ispitivanja litijum jodidnih i litijum fluoridnih heterogenih klastera. Ispitivani su uslovi za primenu Knudsenove ćelije kao hemijskog reaktora za istovremeno dobijanje serije klastera tipa LinX (X- F, I, n > 2) i određivanje njihovih energija jonizacije. Eksperimentalni uslovi za dobijanje LinX klastera su optimizirani podešavanjem eksperimentalnih uslova, sastava probe (smeša soli LiF/LiI) i temperature Knudsenove ćelije. Klasteri tipa LinI i LinF (n=2-6) su detektovani u masenom spektrometru iz smeše soli LiF/LiI u kojo je odnos soli iznosio 1:3 and 1:7, respektivno. Litijum jodidni klasteri tipa LinI (n=4, 5, 6) su eksperimentalno detektovani prvi put. Njihove energije jonizacije, koje su određene metodom elektronskog udara, iznose (4,690,25) eV za Li2I, (5,14±0,25) eV za Li3I, (4,860,25) eV za Li4I, (4,62±0,25) eV za Li5I i (4,960,25) eV za Li6I. Litijum fluoridni klasteri Li5F i Li6F su eksperimentalno detektovani prvi put i određene su im energije jonizacije, čije vrednosti iznose (4,29±0,25) eV, (4,24±0,25) eV,respektivno. Prikazane vrednosti energija jonizacije predstavljaju eksperimentalnu potvrdu da klasteri tipa LinX (X-F, I, n =2-6) pripadaju grupi “superalkala”. Prema našem saznanju u literaturi do sada nisu bili poznati podaci koji se odnose na strukture klastera tipa LinI a nema ni podataka o njihovim energijama jonizacije tako da su prvi teorijski podaci o energiji jonizacije i strukturi LinI klastera predstavljeni u ovom radu. Ustanovljeno je dobro slaganje između vrednosti teorijski i eksperimentalno dobijenih energija jonizacije ispitivanih klastera u okviru ove teze. Možemo da zaključimo da modifikovana metoda Masene spektrometrije sa Knudsenovom ćelijom, u kojoj se Knudsenova ćelija postavlja u jonizacionu komoru samog masenog spektrometra, a koja je predstavljena i korišćena prvi put u ovom radu, omogućava mnogo efikasniju detekciju neutralnih i jonskih komponenti klastera tipa LinI i LinF (n=2-6) ali generalno i svih drugih molekulskih oblika koji bi mogli biti sintetisani u Knudsenovoj ćeliji. Gotovo istovremeno događa se sinteza i detekcija klastera a promenom temperature Knudsenove ćelije i pravilnim izborom smeše soli litijum jodida i litijum fluorida dobijaju se optimalni uslovi za sintezu različitih klastera. Savremena nauka smatra da su potencijali za korišćenje ovakvih klastera kao gradivnih jedinica nekih novih materijala, veliki a vreme će pokazati koliko će se to zaista i ostvariti

Opis (srp)

Prirodno-matematičke nauke - Fizička hemija / Natural Sciences and Mathematics - Physical Chemistry Datum odbrane: 14.12.2012

Jezik

srpski

Datum

2012

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 2.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 2.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Fizička hemija čvrstog stanja, tečnosti i gasova

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Instrumentalne metode

masena spektrometrija, energija jonizacije, klasteri, litijum jodid, litijum fluorid

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Fizička hemija čvrstog stanja, tečnosti i gasova

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Instrumentalne metode

mass spectrometry, ionization energy, clusters, lithium iodide, lithium fluoride