Russian Journal of Physical Chemistry ARussian Journal of Physical Chemistry AЖурнал физической химии0044-45373034-5537The Russian Academy of Sciences68526610.31857/S0044453725020029DEOPTMCHEMICAL THERMODYNAMICS AND THERMOCHEMISTRYХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕРМОХИМИЯResearch ArticleThermodynamic properties of ytterbium titanateТермодинамические свойства титаната иттербияGuskovA. V.ГуськовА. В.
Russian Federation
guskov@igic.ras.ruGagarinP. G.ГагаринП. Г.
Russian Federation
guskov@igic.ras.ruGuskovV. N.ГуськовВ. Н.
Russian Federation
guskov@igic.ras.ruGavrichevK. S.ГавричевК. С.
Russian Federation
guskov@igic.ras.ruN. S. Kurnakov Institute General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesИнститут общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН1502202599218419419062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0044-4537/article/view/685266

The isobaric heat capacity of a single-phase sample of ytterbium titanate of pyrochlore structural type synthesized and characterized by XRD, SEM, and EDX methods in the temperature range 2–1869 K is measured for the first time. The existence of magnetic transformation at < 20 K and the absence of structural transformations in the entire region of existence of Yb2Ti2O7 are confirmed. Thermodynamic functions, viz. the entropy and the enthalpy increment and the Gibbs free energy of formation of Yb2Ti2O7 from elements and binary oxides at 298.15 K are calculated. The contribution to the heat capacity of the Schottky anomaly is estimated.

Впервые измерена изобарная теплоемкость синтезированного и охарактеризованного методами РФА, РЭМ и ЭДА однофазного образца титаната иттербия структурного типа пирохлора в области температур 2–1869 K. Подтверждено существование магнитного превращения при <20 K и отсутствие структурных превращений во всей области существования Yb2Ti2O7. Рассчитаны термодинамические функции – энтропия и приращение энтальпии, а также свободная энергия Гиббса образования Yb2Ti2O7 из элементов и простых оксидов при 298.15 K. Проведена оценка вклада в теплоемкость аномалии Шоттки.

ytterbium titanatesynthesisthermodynamic propertiesSchottky anomalyиттербия титанатсинтезтермодинамические свойствааномалия ШотткиGreedan J.E. // J. Alloys Compd. 2006. V. 408–412. P. 444. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2004.12.084Ross K.A., Savary L., Gaulin B.D. et al. // Phys. Rev. X. 2011. V. 1. 021002 http://doi.org/10.1103/PhysRevX.1.021002Tokiwa Y., Yamashita T., Udagawa M. et al. // Nat. Commun. 2016. V. 7. 10807. https://doi.org/10.1038/ncomms10807Ramirez A., Hayashi A., Cava R. et al. // Nature. 1999. V. 399. P. 333. https://doi.org/10.1038/20619Bramwell S.T., Harris M.J., den Hertog B.C. et al. // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 87. 047205. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.047205Scheie A., Kindervater J., Säubert S. et al. // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 119. 127201. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.127201Yaouanc A., de Réotier P.D., Marin C. et al. // Phys. Rev. B. V. 84. 172408. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.172408Blöte H.W.J., Wielinga R.F., Huiskamp W.J. // Physica. 1969. V. 43. P. 549. https://doi.org/10.1016/0031-8914(69)90187-6D’Ortenzio R.M., Dabkowska H.A., Dunsiger S.R. et al. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. 134428. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.134428Hamachi N., Yasui Y., Araki K. et al. // AIP Advances. 2016. V. 6. 055707. https://doi.org/10.1063/1.4944337Bonville P., Hodges J.A., Bertin E. et al. // ICAME. 2003. Springer. Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-2852-6_17Aughterson R.D., Lumpkin G.R., Bedfort A. et al. // Ceram. Int. 2023. V. 49. P. 11149. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.11.311Guo H., Zhang K., Li Y. // Ceram. Int. 2024. V. 50. P. 21859. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.03.298Teng Z., Tan Y., Zeng S. et al. // J. Europ. Ceram. Soc. 2021. V. 41. P. 3614. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.01.01Chung C.-K., O’Quinn, Neuefeind J.C. et al. // Acta Mater. 2019. V. 181. P. 309. https://doi.org/ j.actamat.2019.09.022Lian J., Chen J., Wang L.M. et al. // Phys. Rev. B. 2003. V. 68. 134107. https://doi.org/PhysRevB.68.134107Helean K.B., Ushakov S.V., Brown C.E. et al. // J. Sol. State Chem, 2004. V. 177. P. 1858. https://doi.org/ j.jssc.2004.01.009Резницкий Л.А. // Неорган. материалы. 1993. Т. 29. С. 1310 [Reznitsky L.A. // Inorg. mater. 1993. V. 29. P. 1310. On Russian].Гуськов В.Н., Гавричев К.С., Гагарин П.Г., Гуськов А.В. // ЖНХ. 2019. Т. 64. С. 1072. https://doi.org/10.1134/S0044457X19100040 [Guskov V.N., Gavrichev K.S., Gagarin P.G., Guskov A.V. // Russ. J. Inorgan. Chem. 2019. V. 64. P. 1265. https://doi.org/10.1134/S0036023619100048].Guskov A.V., Gagarin P.G., Guskov V.N. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 28004. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.06.125Rosen P.F., Woodfield B.F. // J. Chem. Thermodyn. 2020. V. 141. P. 105974. https://doi.org/10.1016/j.jct.2019.105974Sabbah R., Xu-wu A., Chickos J.S. et al. // Thermochim. Acta. 1999. V. 331. P. 93. https://doi.org/10.1016/S0040-6031(99)00009-XProhaska T., Irrgeher J., Benefield J. et al. // Pure Appl. Chem. 2022. V. 94(5). P. 573. https://doi.org/10.1515/pac-2019-0603Farmer J.M., Boatner L.A., Chakouakos B.C. et al. // J. Alloys Compd. 2014. V. 605. P. 63. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.03.153Li Q.J., Xu L.M., Fan C. et al. // J. Crystal Growth. V. 377. P. 96. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2013.04.048Voskov A.L., Kutsenok I.B., Voronin G.F. // Calphad. 2018. V. 61. P. 50–61. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2018.02.001Voronin G.F., Kutsenok I.B. // J. Chem. Eng. Data. 2013. V. 58. P. 2083–2094. https://doi.org/10.1021/je400316mTari A. The specific heat of matter at low temperatures // Imperial College Press. 2003. 211 p. https://doi.org/10.1142/9781860949395_0006Li S.J., Che H.L., Wu J.C. et al. // AIP Advances. 2018. V. 8. 055705. https://doi.org/10.1063/1.5005988Westrum E.F., Jr. // J. Therm. Anal. 1985. V. 30. P. 1209. https://doi.org/10.1007/BF01914288Bissengalieva M.R., Knyazev A.V., Bespyatov M.A. et al. // J. Chem. Thermodyn. 2022. V. 165. P. 106646. https://doi.org/10.1016/j.jct.2021.103346Gruber J., Westrum E.F. // J. Chem. Phys. 1982. V. 76. P. 4600–4605. https://doi.org/10.1007/978-1-4613-3406-4_55Saha S., Singh S., Dkhil B. et al. // Physical Review B. 2008. V. 78. P. 214102–1–214102–10. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.78.214102Konings R.J.M., Beneš O., Kovács A. et al. // J. Phys. Chem. Refer. Data. 2014. V. 4. P. 013101. https://doi.org/10.1063/1.4825256Chase M.W., Jr. // J. Phys. Chem. Refer. Data Monograph No. 9 NIST-JANAF. Washington DC, 1998.Глушко В.П. Термические константы веществ. Справочник. Москва, 1965–1982. https://www.chem.msu.su/cgibin/tkv.pl?show=welcome.html&_ga=2.137226480.1380683462.1715071323-1284717817.1617178349 [Glushko V.P. Thermal constants of substances. Reference book. Moscow 1965–1982. https://www.chem.msu.su/cgibin/tkv.pl?show=welcome.html&_ga=2.137226480.1380683462.1715071323-1284717817.1617178349].