Strukturuntersuchung von Eisen in TeO₂ - Me₂O(Me = Li, Na)- und TeO₂-P₂O₅-Gläsern mit der Elektronenspinresonanz (ESR)

Abstract

TeO₂-Me₂O(Me = Li, Na)- und TeO₂-P₂O₅-Gläser mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und zusätzlich unterschiedlichen Fe₂O₃-Konzentrationen wurden mit der ESR untersucht. Beide Systeme sind gut geeignet, um die Systematik des Einbaus von Eisen in Oxidglas zu verfolgen. In Alkalitelluritglas tritt wegen des leicht deformierbaren TeO₂-Netzwerks und wegen der mittleren Feldstärke (1,0) des Tellurs das Fe(III) praktisch nur als Netzwerkbildner auf. Dafür wird auch nur die Resonanz g ≈ 4,2 beobachtet. Im System TeO₂-P₂O₅ liegen zwei Netzwerkbildner mit einer starken Feldstärke (2,0) des Phosphors vor. Durch Variation der Zusammensetzung dieses Systems wurden Gläser erhalten, mit denen eine Verschiebung der Fe(III)-Bildnerstruktur (g≈4,2) zur Fe(III)-Wandlerstruktur (g ≈ 2) leicht verfolgt werden kann. Durch das strukturelle Verhalten des Fe(III) kann auch der Charakter der Gläser erfaßt werden. So hat das Glas mit (Stoffmengengehalt in %) 90 TeO₂ und 10 P₂O₅ Telluritcharakter, das mit 80 TeO₂ und 20 P₂O₅ Telluritphosphatcharakter und das mit 70 TeO₂ und 30 P₂O₅ bereits Phosphatcharakter. Structure studies of iron in TeO₂-Me₂O(Me = Li, Na) and TeO₂-P₂O₅ glasses by electron spin resonance (ESR) TeO₂-Me₂O (with Me = Li, Na) and TeO₂-P₂O₅ glasses with varying composition and Fe₂O₃-content were examined by ESR. Both systems allow conveniently to follow the structure of iron in glass. In practice, owing to the deformation of the TeO₂-network and the moderate field strength of tellurium (1,0), Fe(III) enters the alkali tellurite glass only as network former. This explains why only the (g ≈ 4,2) resonance was observed. Two network formers are present in the TeO₂-P₂O₅ System with phosphorous exhibiting higher field strength (2,0). A series of glasses was obtained which allowed the introduction of iron, varying structurally from Fe(III) as a network former (with g ≈ 4,2) to Fe(III) as a modifier (g ≈ 2). By following the structural behavior of Fe(III) it is possible to determine the character of the glass. For example, a 90 TeO₂-10 P₂O₅ (amount of substance in %) glass shows a tellurite character, a 80 TeO₂-20 P₂O₅ glass has a tellurite phosphate character, while a 70 TeO₂-30 P₂O₅ glass already shows a phosphate character. Etude de la structure du fer dans des verres TeO₂-Me₂O(Me = Li, Na) et TeO₂-P₂O₅ par la resonance de spin electronique (ESR) Des verres TeO₂-Me₂O (Me = Li, Na) et TeO₂-P₂O₅ de compositions variables et contenant des concentrations différentes du Fe₂O₃ sont étudies à l'aide de la résonance de spin électronique (ESR). Les deux systèmes sont appropriés pour étudier la systématique structurale du fer dans les verres d'oxydes. Dans les verres alcalitellureux le Fe(III) se trouve pratiquement en tant que formateur seulement à cause de la déformation facile du réseau TeO₂ et aussi à cause de l'intensité du champ moyenne de tellure (1,0). De ce fait on observe dans ces verres seule la résonance g ≈ 4,2. Le système TeO₂-P₂O₅ lui contient deux formateurs de réseau, dont le phosphore avec son intensité de champ très forte (2,0). Par variation de la composition du système on obtient des verres permettant de suivre facilement la variation du Fe(III) de la structure de formateur (g ≈ 4,2) à la structure de modificateur (g ≈ 2). A l'aide du comportement structural du Fe(III) on peut déterminer le caractère des verres. C'est ainsi que le verre (quantité en %) 90 TeO₂-10 P₂O₅ est un verre de caractère tellureux, celui de 80 TeO₂-20 P₂O₅ un tellureux phosphate et celui de 70 TeO₂-30 P₂O₅ un verre de phosphate.