Structural behaviour of Fe(III) in glasses of the system TeO₂-P₂O₅

Abstract

It is known that Fe(III) in glass can occur either as networkformer (4-fold coordination) or as networkmodifier (6-fold coordination). The ratio of the two coordinations depends on the Fe₂O₃ concentration and the glass composition [1]. Both structures of Fe(III) can be detected by means of ESR: the resonance line at g ≈ 4,2 represents Fe(III) in 4-fold coordination, g ≈ 2 Fe(III) in 6-fold coordination. In a previous work [2] glasses of the system TeO₂-P₂O₅ with various concentrations of Fe₂O₃ were investigated. The composition of the glasses in the present work is: (100 - x) TeO₂-x P₂O₅ with x = 10 , 20, 30 mol%. The behaviour of iron in these glasses was studied with the help of ESR. Some of the glasses were de vitrified via thermal treatment. The resulting products are analysed in this work. It is found that iron reacts sensitively with respect to the glass structure and thus serves as a probe. With increasing P₂O₅ iron and tellurium act essentially as networkmodifiers, e. g. in the case of 26 mol% P₂O₅. Possible structures of Fe(III) in glasses of the system TeO₂-P₂O₅ are presented.

Comportement structurel de Fe(III) dans des verres du système TeO₂-P₂O₅ II est connu, que le Fe(III) agit dans les verres aussi bien en tant que formateur de réseau que modificateur. Le rapport des deux coordinances dépend si bien de la concentration en Fe₂O₃ que de la composition du verre [1]. Les deux structures peuvent être détectées à l'aide de la RSE. La ligne de résonance se trouvant à g ≈ 4,2 représente le Fe(III) à coordinance 4 et g ≈ 2 le Fe(III) à coordinance 6. Dans le travail précédant [2] on a étudié des verres du système TeO₂-P₂O₅ contenant diverses teneurs de Fe₂O₃. La composition des verres est: (100 - x) TeO₂-x P₂O₅, avec x = 10,20, 30 mol%. Le comportement du fer dans les verres fut étudié avec la RSE. Quelques verres furent cristallisés par traitement thermique. Les produits qui en résultent sont analysés dans le présent travail. II s'avère que le fer est très sensible à la structure du verre et peut ainsi servir de sonde. Avec l'augmentation du P₂O₅ le Fe et le Te se comportent essentiellement comme des modificateurs de réseau, par exemple pour 26 mol% P₂O₅. Des structures possibles du Fe(III) dans les verres du système TeO₂-P₂O₅ sont présentées. Strukturverhalten von Fe(III) in Gläsern des Systems TeO₂-P₂O₅.

Es ist bekannt, daß Fe(III) in Gläsern sowohl als Netzwerkbildner (Vierer-Koordination) als auch als Netzwerkwandler (Sechser-Koordination) auftritt. Das Verhältnis der beiden Koordinationen hängt von der Fe₂O₃-Konzentration und der Zusammensetzung des Glases [1] ab. Die beiden Fe(III)-Strukturen können mit Hilfe der ESR nachgewiesen werden: Die Resonanzlinie bei g ≈ 4,2 steht Fe(III) in Vierer- und g ≈ 2 in Sechser-Koordination dar. In der vorangegangenen Arbeit [2] wurden Gläser des Systems TeO₂-P₂O₅ mit unterschiedlichen Fe₂O₃-Gehalten untersucht. Die Zusammensetzung dieser Gläser lautet: (100 - x ) TeO₂-x P₂O₅ mit x = 10, 20, 30 (Stoffmengengehalt in %). Das Verhalten des Eisens in den Gläsern wurde mit der ESR verfolgt. Einige dieser Gläser wurden durch eine Wärmebehandlung zur Kristallisation gebracht. Die erhaltenen Produkte werden in der vorliegenden Arbeit analysiert. Es zeigt sich, daß Eisen empfindlich auf die Glasstruktur reagiert und daher als Sonde dienen kann. Mit zunehmendem P₂O₅-Gehalt wirken Eisen und TeUur im wesentlichen als Netzwerkwandler, so z. B. bei einem Stoffmengengehalt (in %) von 26 P₂O₅. Mögliche Strukturen des Fe(III) in Gläsern des Systems TeO₂-P₂O₅ werden dargestellt.