Bazı İnorganik Yapılarda Katkılama ve Işınlama ile Oluşturulan Bozuklukların Epr ile İncelenmesi

Abstract

I BAZI İNORGANİK YAPILARDA KATKILAMA VE IŞINLAMA İLE OLUŞTURULAN BOZUKLUKLARIN EPR İLE İNCELENMESİ ÖZET Bu çalışma iki kısımdan meydana gelmektedir. Birinci kısım Cu2+ katkılandırılmış [Cd(sac)2(H20)4].2H20, [Cd(sac)2(HydEt-en)2] ve [Co(sac)2(H20)4].2H20 tek kristallerinin yanısıra, V02+ katkılandırılmış [Co(sac)2(H20)4].2H20 tek kristallerinin EPR incelemesini içermektedir. İkinci kısım ise y-1?1^311 ^e ışınlanmış [(CH3)4N]2CdCİ4 ve [(CH3)4N]InCİ4 tek kristallerinin EPR incelemesinden oluşmaktadır. Katkılama incelemelerinde, Cu2+ iyonu katkılandırılmış [Cd(sac)2(H20)4].2H20, ve [Cd(sac)2(HydEt-en)2] (HydEt-en = N-(2-hydroxyemyl)-emylenediarnine) tek ve toz kristalleri oda sıcaklığında incelendi. Bu spekttumlann aynntılı bir şekilde incelenmesiyle bu yapılarda Cd2+ nın yerini Cu2+ nın aldığı belirlenmiştir. [Cd(sac)2(H20)4].2H20 kompleksi Cu2+ iyonuna ait iki site gösterirken [Cd(sac)2(HydEt-en)2] kompleksinde tek site gözlenmiştir. İki bileşikte de Cu2+ iyonu için g ve aşın ince yapı tensö0rlerinin esas eksen değerleri elde edilmiştir. Her iki bileşikte Cu2+ iyonunun çoğunlukla 3 d 2 _ 2 yörüngesinde olabileceği bulundu ve taban durumu dalgafonksiyonları oluşturulmuştur. Cu2+ iyonu katkılandırılmış [Co(sac)2(H20)4].2H20 kompleksinin de toz ve tek kristallerinin EPR spektrumları, oda sıcaklığında birbirine dik üç düzlemde (a*c, a*b ve be) incelenmiştir. Spektrumların açısal değişimi Cu2+ iyonunun örgüde Co2+ nin yerine girdiğini göstermiştir. Bu EPR analizinden g ve A nın esas eksen değerleri, kovalentlik parametresi (a'2), karışma katsayıları (a ve p) ve Fermi-temas terimi (K) elde edilmiştir. Kovalentlik parametresi ve karışma katsayılarını kullanarak Cu2+ iyonunun taban durumu dalgafonksiyonu oluşturulmuştur. Bu örgülerde Cu2+ iyonunun rombik simetride olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca V02+ iyonunun, [Co(sac)2(H20)4].2H20 tek kristal yapısında, ayrıntılı oda sıcaklığı X-band elektron paramanyetik rezonans incelemesi yapılmıştır. Bu yapıda V02+ iyonunun iki değerlikli Co2+ iyonunun yerini aldığı ve Co=Os bağı boyunca yöneldiği belirlenmiştir. EPR spektrumlarının a*c, a*b ve be düzlemlerindeki açısaln değişimi, farklı nüfuslu V=0 yönelimlerinin g ve A esas eksen değerleri ve yön kosinüslerini belirlemek için kullanılmıştır. Bu örneğin EPR verileri birim hücrede manyetik olarak eşdeğer olmayan, fakat kimyasal olarak eşdeğer iki tane V02+ yerinin bulunduğunu ve bunların da her birinin iki tane manyetik olarak eşdeğer olamayan V02+ iyonundan meydana geldiğini göstermiştir. Spin-Hamiltonien parametrelerinden Fermi temas terimi ve bağ katsayısı hesaplanmıştır. Bu sonuçlar, V02+ iyonunun bu örgüde tetragonal simetride bulunduğunu göstermiştir. Tezin ikinci kısmında, [(CH3)4N]2CdCİ4 and [(CH3)4N]InCİ4 moleküllerinin tek kristalleri y-ışınları ile ışınlanmış ve ayrıntılı EPR incelemesi yapılmıştır. EPR analizinden, bu moleküllerde oluşturulan bozukluklar (CH3)3N+ radikaline atfedildi. [(CH3)4N]2CdCU molekülünde gözlenen trimetil amin radikali diğer ortamlardan farklı olarak izotropik bulunmuştur. Anahtar kelimeler: EPR, sakkarin kompleksleri, Cu2+ ve V02+ iyonları, serbest radikaller.

m AN EPR INVESTIGATION OF DEFECTS» IN SOME ANORGANIC STRUCTURES FORMED BY IRRADIATION AND DOPING ABSTRACT This work consists of two parts. The first part is devoted to doped studies of Cu2+ ions in [Cd(sac)2(H20)4].2H20, [Cd(sac)2(HydEt-en)2] and [Co(sac)2(H20)4].2H20 single crystals as well as VO+2 ions in [Co(sac)2(H20)4].2H20 single crystals, while the second part is the EPR studies of y-irradiated [(CH3)4N]2CdCİ4 and [(CH3)4N]InCİ4 single crystals. ; In the doped studies, the EPR spectra of Cu2+ in [Cd(sac)2(H20)4].2H20 and [Cd(sac)2(HydEt-en)2] (HydEt-en = N-(2-hydroxyethyl)-ethylenediamine) single and powder crystals were examined at room temperature. Detailed study of the spectra of the compounds indicate the replacement of Cd+2 in the host compounds with Cu2+. The EPR spectra of [Cd(sac)2(H20)4].2H20 shows the presence of two sites for Cu2+ whereas it is observed a single site for [Cd(sac)2(HydEt-en)2] single crystals. The principal values for the g and the hyperfine tensors for Cu2+ in two compounds were obtained. In the two compounds the Cu2+ ion was found to be mostly in 3 dx2 2 orbital and the ground state wavefunctions were constructed. The EPR spectra of Cu2+ in [Co(sac)2(H20)4].2H20 single and powder crystals have been studied at room temperature in three (a*c, a*b and be) planes. The angular variation of the spectra showed that the Cu2+ ion enters the Co2+ site in the lattice. Principal g and A values, covalency parameter (a'2), mixing coefficients (a and p) and Fermi-contact term (K) have been evaluated from the EPR analysis. The ground state wavefunction of Cu2+ ion has been constructed using the covalency parameter and mixing coefficients. Cu2+ ions in these lattices were found to be in rhombic symmetry. The detailed X-band electron paramagnetic resonance (EPR) studies of the V02+ ion have been carried out in the single crystals of [Co(sac)2(H20)4].2H20 at room temperature. The V02+ ions were found to substitute the divalent cobalt site and fixed orientations along Co=Ow bond directions. The angular variation of the EPR spectra in the a*c, a*b and be planes were used to determine the principal g and A values andIV their direction cosines for the V=0 orientations with different populations. For the sample the EPR data indicated the presence of two magnetically inequivalent, but chemically equivalent, V02+ sites in the unit cell, each consisting of two magnetically inequivalent V02+ ions. The Fermi contact term and bond coefficients were evaluated from the spin-Hamiltonian parameters. The results indicate a tetragonal site symmetry for V02+ ions in this lattice. In the second part of the thesis, the single crystals of [(CH3)4N]2CdCİ4 and [(CH3)4N]InCİ4 molecules were irradiated by y-radiation. Detailed study of the EPR spectra of the compounds was carried out at room temperature. From EPR analysis, the defects occured in these compounds were attributed to (CHa^N* radical (three methyl amine radical). The radical observed in the [(CH3)4N]2CdCU compound was isotropic and found to be diffrent from the other compounds. Key words: EPR, saccharin complexes, Cu2+ and V02+ ions, free radicals.