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J. Chim. Phys.
Volume 74, 1977
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Page(s) | 851 - 862 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jcp/1977740851 | |
Published online | 29 May 2017 |
États métastables du gallium. Surfusion et polymorphisme
Groupe de Recherche n° 4 du C.N .R.S. Physique des Liquides et Électrochimie, Associé à l ' Université Pierre et Marie Curie, 4, place Jussieu, 75230 Paris Cedex 05, France.
On rappelle les conditions de formation, les caractéristiques structurales et les propriétés thermodynamiques connues des différentes phases du gallium : le liquide en surfusion et les [ormes cristallines α, β, γ, δ et II. On cherche à savoir s'il existe dans les phases non cristallisées (liquide ou amorphe) des arrangements atomiques prémonitoires de la phase cristalline qui apparaît; les données structurales, obtenues par diffraction des rayons X, concernant l'ordre à courte distance, montrent une plus grande similitude entre les phases cristallines métastables et le liquide, qu’entre celui-ci eL la phase cristalline stable. A partir des mesures de diffusion inélastique des neutrons, il apparaît que l’on puisse relier la température limite TL , à laquelle se produit la rupture de la surfusion, à la dynamique des modes collectifs du liquide. Connaissant les capacités calorifiques des différentes variétés, en utilisant le modèle de Debye, on peut estimer les écarts entre les énergies internes des différentes phases à 0 K. Un essai d’interprétation du polymorphisme du gallium, à 0 K, est exposé dans ses grandes lignes : à partir d’un modèle de pseudo-potentiel on peut décrire quelques propriétés des phases, principalement leur stabilité relative, leurs volumes spécifiques et les transitions allotropiques sous pression.
Abstract
Formation conditions, structural characteristics and thermodynamical properties of different gallium phases : supercooled liquid and α, β, γ, δ, II crystalline forms are briefly reviewed. It is interesting to examine if there exist, in the non-crystallised state (liquid or amorph) some arrangements of atoms which would be premonitory of crystalline phase which will occur; X-ray structural data concerning short range order, show that the atomic distribution in the liquid presents more marked analogies with the atomic distributions of metastable crystalline forms than with that of stable form, From quasi-elastic neutron scattering measurements it is possible to relate the stability limit temperature TL, which is the lowest temperature at which the liquid remains in the supercooled state, to the collective modes dynamics of the liquid. Using the heat capacities of various forms and the Debye's model one can estimate the internal energy differences between these phases, at 0 K. An attempt to interpret the gallium polymorphism, at 0 K. is outlined: from a pseudopotential model one can describe some phases properties, Penally their relative stability, specific volumes and allotropic transition under pressure. (*) Ces résultats ont fait l'objet d’une Conférence présentée au Colloque « Récents progrès dans la connaissance des propriétés Physiques et chimiques du gallium et de ses composés » - Marseille 5 et 6 novembre 1976.
© Paris : Société de Chimie Physique, 1977