Physical parameters of synthesized heterometallic complex compound

Abstract

A new synthesized semiconductor material has been used as a material sensitive to the effects of temperature or magnetic field. The synthesis technique of heterometallic μ-isopropoxy-(copper(II), bismuth(III)) acetylacetonate (I) is presented in the paper. Using element analysis as well as IR-spectroscopy, magneto-chemical and thermo gravimet-ric researches the composition of the synthesized heterometallic μ-isopropoxy (copper(II), bismuth(III)) acetylacetonate have been examined. It corresponds to the chemical formula: [Cu3Bi(С5Н7О2)4(OC2H5)5], where С5Н7О2 = H3C–C(O)–CH–C(O-)–CH3. The practical output is 82 % of the theoretical calculated one. The synthesized complex compound (I) is a fine crystalline powder, which has good solubility in a mixture of DMFA with chloroform (1:1) and worse solubility in alcohols, ether, better solubility in DMFA, and can be destroyed in water. An analysis of the experimental data from physical and chemical studies for compound (I) allowed to propose a chemical bonding scheme. The molecule of heterometallic μ-izopropoxy- (cuprum (II), bismuth (III)) acetylacetonate probably is a cube, and at the top of which there are three copper atoms (II) and one atom bismuth (III) linked to the atoms of oxygen of isopropoxy- groups, which acts as the tridentate ligand. For the isolated complex compound [Cu3Bi(C5H7O2)4(OC3H7-i)5], a molar mass equal to 1090.5 g/mol and a calculated number of valence electrons in one molecule is 289. A cylindrical sample of mass 0.14 g and a volume of 17.67∙10-9 m3 made of complex compound (I) by pressing was used for experi-mental studies. Experimental studies of the conductive properties of μ-isopropoxy- copper (II), bismuth(III)) acety-lacetonate in the temperature range 313 K÷413 K, in compressed form, showed that at increased temperature its resis-tivity sharply decreases from 7·1010 to 4·102 Ohm∙cm. The operating temperature range is from +273 K to +493 K, with the decomposition of the chemical compound from 523 K. The concentration of charge carriers increases from 1.3·1019 m-3 at 273 K to 3.395·1036 m-3 at 493 K, while at the quantum Hall constant with increasing temperature from 273 K to 493 K decreases from 0.566 m3·Kl-1 to 2.167·10-18m3·Kl-1. The Hall voltage in the magnetic field range from 0 to 1000 mT varies from 8.32·10-14 to 8.32·10-12 V.

Розглянуто можливість використання нового синтезованого напівпровідникового матеріалу, як матеріалу чутливого до впливу температури або магнітного поля. Показано методику синтезу гетерометалічного μ-ізопропоксо (купрум(ІІ), бісмут(ІІІ)) ацетилацетонату (І). На основі даних елементного аналізу, ІЧ-спектроскопічних, магнетохімічних та термогравіметричних досліджень встановлено склад синтезованого гетерометалічного μ-ізопропоксо(купрум(ІІ), бісмут(ІІІ)) ацетилацетонату, який відповідає такій хімічній формулі: [Cu3Bi(С5Н7О2)4(OC2H5)5], де С5Н7О2 = H3C–C(O)–CH–C(O-)–CH3. Практичний вихід складає 82% від теоретично розрахованого. Виділена комплексна сполука (I), являє собою дрібнокристалічний порошок, який розчинний в суміші диметилформаміду з хлороформом (1:1), важко розчинний в спиртах, етері, краще розчиняється в диметилсульфоксиді, диметилформаміді, у воді руйнується. Аналіз отриманих експериментальних даних фізико-хімічних досліджень для сполуки (I) дозволив запропонувати схему розміщення хімічних зв’язків. Молекула гетерометалічного μ-ізопропоксо(купрум(ІІ), бісмут(ІІІ)) ацетилацетонату, вірогідно, являє собою куб, у вершинах якого розташовані три атоми купруму(ІІ) та один атом бісмуту(ІІІ), що з’єднані атомами оксигену ізопропоксо-груп, кожна з яких виконує роль тридентатного ліганда. Для виділеної комплексної сполуки [Cu3Bi(С5Н7О2)4(OC3H7-і)5], розраховано молярну масу, яка дорівнює 1090,5 г/моль та кількість валентних електронів в одній молекулі – 289. Для проведення експериментальних досліджень використовували циліндричний зразок масою 0,14 г та об’ємом 17,67∙10-9 м3, який виготовляли з комплексної сполуки (І) методом пресування. Експериментальні дослідження електропровідних властивостей μ-ізопропоксо (купрум (ІІ), бісмут (ІІІ)) ацетилацетонату в інтервалі температур 313 К – 413 К, в спресованому вигляді, показало, що при збільшені температури його питомий опір різко зменшується від 7·1010 до 4·102Ом·см. Інтервал робочих температур складає від +273 до +493 К, причому розкладання хімічної сполуки відбувається з 523 К, концентрація носіїв заряду зростає від 1,3·1019 м-3 при 273 К до 3,395·1036 м-3 при 493 К., при цьому квантова константа Холла при збільшенні температури від 273 К до 493 К зменшується від 0,566 м3·Кл-1до 2,167·10-18 м3·Кл-1, напруга Холла в діапазоні магнітного поля від 0 до 1000 мТ змінюється від 8,32·10-14 до 8,32·10-12 В.