A Study on the Nonstoichiometry of the Iron Oxide System

국문 초록 (Abstract)

$0^{\circ}C\sim1200^{\circ}C$ 온도범위와 $10^{-4}\sim10^2mmHg$ 산소압력하에 산화철계의 무게감소를 석영마이크로 천평을 사용하여 측정하므로써 산화철계의 비화학양론에 대한연구를 실시하였다. 이를 측정하기 위한 종래의 방법으로 시료를 급냉시킨 후 분석을 하는 방법을 피하고 직접측정하여 $FeO_{1+Y}$의 Y값을 구하였다. log Y 대 $log Po_2$(혹은 $log Y=_nlog Po_2$)의 Plot은 직선관계가 성립된다. 이의 기울기에서 n값을 구한결과 $1000^{\circ}C$에서는 $n=\frac{1}{10}$을 얻을 수 있고 이로부터 산화반응기구와 비화학양론적 반응기구의 차이를 설명하였다. 화학양론적 FeO(Fe:O = 1:1)를 형성하는 기준조건을 $1200^{\circ}C$와 $10^{-3}mmHg$ 산소압력으로 하였으며 표준조건에서의 이산화철계의 조성은 $FeO_{1.11185}$로 표시된다. 일반적으로 낮은온도와 높은산소압력하에서 더 많은 산소가 산화물계에 용해되어 화학양론적 FeO로부터 편기가 크다. 산화철계의 전기전도도를 Y값과 비교해보면 전기전도의 전이점이 산화철계의 완전한 상전이를 동반하지 않음을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The nonstoichiometry of the iron oxide system has been studied by analyzing the weight loss of a sample, measured by using a quartz microbalance, in a temperature range from $0^{\circ}C$ to $1200^{\circ}C$ under oxygen pressures from $10^{2}mmHg$ to $10^{-4}mmHg$. The Y values of the formula, $FeO_{1+\gamma}$, that have been obtained by this means for various conditions of temperature and pressure in this range are considered to be more accurate than values obtained by methods requiring thste quenching of the sample before measurements are made. The plots of log Y vs $log PO_2$ (or $log Y =_n log PO_2$) show linearity and n calculated from the slope of the plot is about 1/10 at $1000^{\circ}C$, indicating a difference between the nonstoichiometric and oxidation mechanisms. The condition for the formation of stoichiometric FeO was determined to be $1200^{\circ}C$ under $10^{-3}mmHg$ of $O_2$ and the composition of the oxide under standard conditions was $FeO_{1.11185}$. As in general more oxygen dissolves into the oxide system at lower temperatures and higher oxygen pressures, the deviation from stoichiometric FeO is greater under those conditions. A comparison of the change in conductivity of the sample indicates that full phase transition does not take place with conductivity transition.