Issue
J. Phys. France
Volume 41, Number 7, juillet 1980
Page(s) 657 - 666
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01980004107065700
J. Phys. France 41, 657-666 (1980)
DOI: 10.1051/jphys:01980004107065700

A small angle neutron scattering investigation of the concentration fluctuations in the solutions of potassium in molten potassium bromide

J.F. Jal1, P. Chieux2 et J. Dupuy3

1  Département de Physique des Matériaux (), Université Lyon I, Villeurbanne, France
2  Institut Laue-Langevin, 156X, 38042 Grenoble, France
3  (Département de Physique des Matériaux (), Université Lyon I, Villeurbanne, France


Abstract
In order to investigate the possible interaction between the concentration fluctuations related to the liquid-liquid immiscibility and the non-metal to metal transition observed for the metals in molten salts systems, we have undertaken a neutron small angle scattering study of the solutions of potassium in potassium bromide over a rather large temperature and concentration range around the liquid-liquid critical point. The experimental conditions for the critical regime being satisfied, we have determined with accuracy the γ and ν critical indices. All our results are consistent with a tridimensional Ising behaviour for this system, the volumic fraction being the correct order parameter. This is different from the mean field behaviour obtained over the same reduced temperature range for the analogous solutions of metals in liquid ammonia. We interpret this discrepancy with the help of the Ginzburg criterion and the large difference in the value of the characteristic length for the fluctuations, ξ 0. ξ0 is probably dependent on the nature of the metal or the salt chosen. In any case, for K in KBr the interaction between electronic localization processes and concentration fluctuation is likely to be very weak or non-existent.


Résumé
En vue d'étudier les interactions possibles entre les fluctuations de concentration ou le phénomène de démixtion liquide-liquide et la transition non-métal métal que présentent des systèmes désordonnés tels que les solutions métaux sels, nous avons entrepris des mesures de diffusion centrale des neutrons dans une large gamme de température et de concentration autour du point critique liquide-liquide du système K dans KBr. Les conditions expérimentales de régime critique étant respectées, on peut déterminer avec precision les indices critiques γ et ν. Tous les résultats obtenus permettent de conclure à un type de comportement Ising tridimensionnel, les fractions volumiques étant le bon paramètre d'ordre. La différence entre ce résultat et celui obtenu pour le système analogue que constituent les solutions de métaux dans l'ammoniac liquide où, dans la même gamme de température réduite, les indices sont de type champ moyen, est interprétée à l'aide du critère de Ginzburg et des valeurs respectives de la longueur caractéristique de fluctuation ξ0. Cette longueur peut sans doute dépendre assez fortement du sel et du métal choisi. Dans le système K-KBr l'interaction entre les processus de localisation électronique et les phénomènes de fluctuations de concentration semble en tout cas très faible sinon inexistante.

PACS
6120Q - Structure of associated liquids: electrolytes, molten salts, etc..
6470J - Liquid-liquid transitions.

Key words
critical points -- neutron diffraction examination of materials -- potassium compounds