X射线衍射分峰法测定液体汞结构.PDF

第30卷第8期 重庆大学学报(自然科学版) Vo1．30 No．8 2007年8月 Journal of Chongqing University(Natural Science Edition) Aug．2007 文章编号：1000—582X(2007)08—0059—04 X射线衍射分峰法测定液体汞结构 鲜晓红 ，陈昌国 ，辜 敏 (重庆大学a．化学化工学院，b．西南资源开发与环境灾害控制工程教育部重点实验室，重庆400030) 摘 要：采用0-20型粉末衍射仪测定了液体汞的结构。提出了直接利用由x射线衍射分峰法所确 定的衍射峰的位置和强度分析单原子液体结构的简单方法，并测得液态汞的最近邻原子间距 为 3．00 A，次近邻原子间距B为3．38 A。研究结果表明x射线衍射分峰法对单原子液体体系的结构分 析是有效的。 关键词：单原子液体；汞；XRD 中图分类号：0646．11 文献标志码：A 晶体的x一射线衍射(XRD)测定，已有相当完整 3．23 A，随后Boyd_3 等得到的 与之大不相同，为 的方法和理论，分析基础是简明的布拉格方程。任何 2．87 A，之后的研究所得到的最邻近原子间距 都是 一 种晶态物质，都有特定的结构参数，在x一射线辐射 下，呈现出特有的衍射花样，因此根据衍射线的强度和 比较一致的，为2．97—3．03 A_2 ，但所得次邻近原 位置与晶体物质的这种对应关系，便可鉴别不同的晶 子间距 差别很大，有的甚至没有提出。推出的液态 态物质。对液体物质，虽然获得其XRD数据很容易， 汞的结构模型有三方 J，立方面心 ，六方紧密堆 但数据处理上却困难重重…，这是由于液体的结构特 积 等方式。所有这些研究都是采用0—0型衍射仪 点所决定的。液体结构仅呈现局部有序，粒子(分子、 进行的。 原子、离子)在空间排列缺乏整体结构规律，因而不能 液体的XRD测定绝大多数采用0—0型衍射仪以 够使用布拉格方程来分析其结构。但XRD是少数能 保持液体水平不动，入射臂和衍射臂同时绕轴以0—0 提供液体结构直接信息的方法之一，因此也一直作为 方式连动 。但是普通实验室很少配备0—0型衍射 测定液体结构的一种有效手段。自从XRD用于液体 仪，而0—20型粉末衍射仪已经非常普及，采用0—2 结构测定以来，数据处理无一不是采用十分复杂的方 型粉末衍射仪测定液体结构已经得到尝试¨ J。房 法一径向分布函数(RDF)法，虽然大家也认为RDF方 春晖等 。 在这方面做了不少工作，他们采用的是径 法存在不少缺点，如计算复杂等。 向分布函数分析溶液的结构。笔者采用常规0—20粉 汞(Hg)是常温下惟一呈液态的单原子金属。由 末衍射仪收集XRD谱，提出了一种简便的分析单原子 于Hg是典型的单原子液体体系，对它的结构研究一 液体结构的方法，仅仅根据衍射峰的位置就可以确定 直受到关注，成为最早采用XRD方法研究的液体之 液体的结构。 一 ， 自20世纪20年代以来就有很多人对其结构进行 过XRD研究 。 。通过对Hg的XRD测试，可以得到 1 液体结构的XRD测定原理 原子分布函数，最终解析得到Hg的结构。对不同温 1．1 厄氏公式 度下 № 原子间力的研究有利于发展液体状态理 液体XRD实验证明，液体的衍射与固体无定形的 论 J。Debay和Menky 是最早进行液体Hg的XRD 衍射十分相似，这说明液体的结构与无定形物质中原 研究者之一，他们得出