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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter December 20, 2021

Strong Solute-Solvent Interactions in the Systems Mg-Pd and AL-Pd: Manifestation of Charge Transfer and s–p–d Hybridization

Starke Wechselwirkung zwischen gelösten Atomen und der Matrix in Mg–Pd und Al–Pd: Hinweis auf Ladungstransfer und s – p – d-Hybridisierung
K. Thomas Jacob, S. Manjura Hoque and Yoshio Waseda

Abstract

The activities of Mg and Al in solid Pd have been measured in the temperature range 1425 to 1725 K using metal-oxide equilibration technique under controlled oxygen partial pressures. Thin foils of Pd were sandwiched between pellets of either MgO or Al2O3. Oxygen partial pressures were established using H2 + CO2 gas mixtures and measured using a solid state cell based on yttria-doped thoria as the electrolyte. The concentration of Mg or Al in solid Pd was determined using inductively coupled plasma – atomic emission spectrometer (ICP-AES) and electron probe microanalysis (EPMA). The activity of Mg or Al was computed from the standard Gibbs energy of formation of MgO or Al2O3 and the oxygen potential established by the gas phase. The very small values for the activity coefficients (2.3 · 10–7 γMgo < 7.4 · 10–5 and 2.2 · 10–10 γAlo < 3.6 · 10–8) indicate unusually strong interaction between the solute and the solvent, caused primarily by charge transfer from the solute to the solvent, with a smaller contribution from hybridization and covalent bonding involving s, p and d electrons.

Abstract

Die Aktivitäten von Mg und Al in fester Pd wurden im Temperaturbereich von 1425 bis 1725 K mit Hilfe der Metall-Oxid-Gleichgewicht-Technik unter geregeltem Sauerstoff-Partialdruck gemessen. Dünne Folien von Pd wurden zwischen Kügelchen von entweder MgO oder Al2O3 geklemmt. Sauerstoff-Partialdrucke wurden unter Verwendung von H2 + CO2 Gasgemischen festgelegt. Diese wurden mit Hilfe einer FestkÖrperzelle, die aus Yttrium dotierten Thoriumoxid besteht und die als Elektrolyt fungiert, gemessen. Die Konzentration von Mg und Al in festem Pd wurde mit Hilfe von Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-AES) und mit Hilfe der Elektronenstrahl-Mikrosonde (EPMA) berechnet. Die Reaktionsfähigkeit von Mg und Al wurde anhand der freien Bildungsenthalpien von MgO oder Al2O3 und des in der Gasphase festgelegten Sauerstoff-Potentials berechnet. Die sehr kleinen Werte für die Aktivitätskoeffizienten (2.3 · 10–7 γMgo < 7.4 · 10–5 und 2.2 ·10–10 γAlo <3.6 · 10–8) weisen auf auβergewÖhnlich starke Wechselwirkungen zwischen jedem der gelÖsten Stoffe und der Matrix hin. Diese werden in erster Linie durch einen Transfer der elektrischen Ladung von den gelÖsten Atomen zu den Matrixatomen mit einem kleinen Beitrag der s – p – d-Hybridisierung verursacht.


K.T. Jacob[1)] S.M. Hoque Department of Metallurgy Indian Institute of Science Bangalore 560012 India Y. Waseda Center for Metall. Process Engineering Inst, for Adv. Mater. Processing Tohoku University Sendai 980-77, Japan

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Received: 1998-02-19
Published Online: 2021-12-20

© 1998 Carl Hanser Verlag, München