The thermal conductivity, specific heat, and specific volume of the orientational glass former 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane (CCl2F–CClF2, F-113) have been measured under equilibrium pressure within the low-temperature range, showing thermodynamic anomalies at ca. 120, 72, and 20 K. The results are discussed together with those pertaining to the structurally related 1,1,2,2-tetrachloro-1,2-difluoroethane (CCl2F–CCl2F, F-112), which also shows anomalies at 130, 90, and 60 K. The rich phase behavior of these compounds can be accounted for by the interplay between several of their degrees of freedom. The arrest of the degrees of freedom corresponding to the internal molecular rotation, responsible for the existence of two energetically distinct isomers, and the overall molecular orientation, source of the characteristic orientational disorder of plastic phases, can explain the anomalies at higher and intermediate temperatures, respectively. The soft-potential model has been used as the framework to describe the thermal properties at low temperatures. We show that the low-temperature anomaly of the compounds corresponds to a secondary relaxation, which can be associated with the appearance of Umklapp processes, i.e., anharmonic phonon-phonon scattering, that dominate thermal transport in that temperature range.

1.
J.
Timmermans
,
J. Phys. Chem. Solids
18
,
1
(
1961
).
2.
The Plastically Crystalline State: Orientationally Disordered Crystals
, edited by
J. N.
Sherwood
(
John Wiley & Sons
,
New York
,
1978
).
3.
H.
Suga
and
S.
Seki
,
J. Non-Cryst. Solids
16
,
171
(
1974
).
4.
R. W.
Cahn
,
Nature
253
,
310
(
1975
).
5.
E. K.
Plyler
,
J. Chem. Phys.
17
,
218
(
1949
).
6.
R. E.
Kagarise
and
D. H.
Rank
,
Trans. Faraday Soc.
48
,
394
(
1952
).
7.
K.
Naito
,
I.
Nakagawa
,
K.
Kuratani
,
I.
Ichishima
, and
S.
Mizushima
,
J. Chem. Phys.
23
,
1907
(
1955
).
8.
J. P.
Zietlow
,
F. F.
Cleveland
, and
A. G.
Meister
,
J. Chem. Phys.
24
,
142
(
1956
).
9.
R. E.
Kagarise
,
J. Chem. Phys.
24
,
300
(
1956
).
10.
M.
Takeda
and
H. S.
Gutowsky
,
J. Chem. Phys.
26
,
577
(
1957
).
11.
J. W.
Brasch
,
J. Chem. Phys.
43
,
3473
(
1965
).
12.
V. P.
Kolesov
,
E. A.
Kosarukina
,
D. Yu.
Zhogin
,
M. E.
Poloznikova
, and
Yu. A.
Pentin
,
J. Chem. Thermodyn.
13
,
115
(
1981
).
13.
V.
Kolesov
,
Thermochim. Acta
266
,
129
(
1995
).
14.
L. C.
Pardo
,
P.
Lunkenheimer
, and
A.
Loidl
,
J. Chem. Phys.
124
,
124911
(
2006
).
15.
M.
Rovira-Esteva
,
N. A.
Murugan
,
L. C.
Pardo
,
S.
Busch
,
J. Ll.
Tamarit
,
Sz.
Pothoczki
,
G. J.
Cuello
, and
F. J.
Bermejo
,
Phys. Rev. B
84
,
064202
(
2011
).
16.
K.
Kishimoto
,
H.
Suga
, and
S.
Seki
,
Bull. Chem. Soc. Jpn.
51
,
1691
(
1978
).
17.
I. V.
Sharapova
,
A. I.
Krivchikov
,
O. A.
Korolyuk
,
A.
Jezowski
,
M.
Rovira-Esteva
,
J. Ll.
Tamarit
,
L. C.
Pardo
,
M. D.
Ruiz-Martin
, and
F. J.
Bermejo
,
Phys. Rev. B
81
,
094205
(
2010
).
18.
L. C.
Pardo
,
F. J.
Bermejo
,
J. Ll.
Tamarit
,
G. J.
Cuello
,
P.
Lunkenheimer
, and
A.
Loidl
,
J. Non-Cryst. Solids
353
,
999
(
2007
).
19.
M.
Rovira-Esteva
,
L. C.
Pardo
,
J. Ll.
Tamarit
, and
F. J.
Bermejo
, in
Metastable Systems under Pressure
,
NATO Science for Peace and Security Series: A. Chemistry and Biology
, edited by
S. J.
Rzoska
,
A.
Drozd-Rzoska
, and
V.
Mazur
(
Springer
,
Netherlands
,
2009
), pp.
63
77
.
20.
Ph.
Negrier
,
M.
Barrio
,
J. Ll.
Tamarit
,
L. C.
Pardo
, and
D.
Mondieig
,
Cryst. Growth Des.
12
,
1513
(
2012
).
21.
Ph.
Negrier
,
J. Ll.
Tamarit
,
M.
Barrio
, and
D.
Mondieig
,
Cryst. Growth Des.
13
,
782
(
2013
).
22.
Ph.
Negrier
,
M.
Barrio
,
J. Ll.
Tamarit
,
D.
Mondieig
,
M. J.
Zuriaga
, and
S. C.
Perez
,
Cryst. Growth Des.
13
,
2143
(
2013
).
23.
S.
Wolfe
,
Acc. Chem. Res.
5
,
102
(
1972
).
24.
R. C.
Bingham
,
J. Am. Chem. Soc.
98
,
535
(
1976
).
25.
R. J.
Abraham
and
K.
Parry
,
J. Chem. Soc. B
1970
,
539
.
26.
J. R.
Durig
,
J.
Liu
,
T. S.
Little
, and
V. F.
Kalasinsky
,
J. Phys. Chem.
96
,
8224
(
1992
).
27.
R. A.
Newmark
and
C. H.
Sederhol
,
J. Chem. Phys.
43
,
602
(
1965
).
28.
R. A.
Newmark
and
R. E.
Graves
,
J. Phys. Chem.
72
,
4299
(
1968
).
29.
R. A.
Pethrick
and
E.
Wyn-Jones
,
J. Chem. Soc. A
1971
,
54
.
30.
K. L.
Bris
,
K.
Strong
,
S. M. L.
Melo
, and
J. C.
Ng
,
J. Mol. Spectrosc.
243
,
142
(
2007
).
31.
M.
Iwasaki
,
Bull. Chem. Soc. Jpn.
32
,
205
(
1959
).
32.
H.
Hallam
and
T.
Ray
,
J. Mol. Spectrosc.
12
,
69
(
1964
).
33.
H.-N.
Lee
,
L.-C.
Chang
, and
T.-M.
Su
,
Chem. Phys. Lett.
507
,
63
(
2011
).
34.
E.
Pérez-Enciso
and
M. A.
Ramos
,
Thermochim. Acta
461
,
50
(
2007
).
35.
M.
Hassaine
,
R. J.
Jiménez-Riobóo
,
I. V.
Sharapova
,
O. A.
Korolyuk
,
A. I.
Krivchikov
, and
M. A.
Ramos
,
J. Chem. Phys.
131
,
174508
(
2009
).
36.
T.
Pérez-Castañeda
,
J.
Azpeitia
,
J.
Hanko
,
A.
Fente
,
H.
Suderow
, and
M. A.
Ramos
,
J. Low Temp. Phys.
173
,
4
(
2013
).
37.
A. I.
Krivchikov
,
V. G.
Manzhelii
,
O. A.
Korolyuk
,
B. Ya.
Gorodilov
, and
O. O.
Romantsova
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
7
,
728
(
2005
).
38.
A. I.
Krivchikov
,
B. Ya.
Gorodilov
, and
O. A.
Korolyuk
,
Instrum. Exp. Tech.
48
,
417
(
2005
).
39.
A. I.
Krivchikov
,
O. A.
Korolyuk
,
I. V.
Sharapova
,
J. Ll.
Tamarit
,
F. J.
Bermejo
,
L. C.
Pardo
,
M.
Rovira-Esteva
,
M. D.
Ruiz-Martin
,
A.
Jezowski
,
J.
Baran
, and
N. A.
Davydova
,
Phys. Rev. B
85
,
014206
(
2012
).
40.
A. I.
Krivchikov
,
M.
Hassaine
,
I. V.
Sharapova
,
O. A.
Korolyuk
,
R. J.
Jiménez-Riobóo
, and
M. A.
Ramos
,
J. Non-Cryst. Solids
357
,
524
(
2011
).
41.
M.
Hassaine
,
M. A.
Ramos
,
A. I.
Krivchikov
,
I. V.
Sharapova
,
O. A.
Korolyuk
, and
R. J.
Jiménez-Riobóo
,
Phys. Rev. B
85
,
104206
(
2012
).
42.
J. K.
Krüger
,
J.
Schreiber
,
R.
Jimenez
,
K.-P.
Bohn
,
F.
Smutny
,
M.
Kubat
,
J.
Petzelt
,
J.
Hrabovska-Bradshaw
,
S.
Kamba
, and
J. F.
Legrand
,
J. Phys.: Condens. Matter
6
,
6947
(
1994
).
43.
Amorphous Solids: Low Temperature Properties
, edited by
W. A.
Phillips
(
Springer
,
Berlin
,
1981
).
44.
M. A.
Ramos
,
S.
Vieira
,
F. J.
Bermejo
,
J.
Dawidowski
,
H. E.
Fischer
,
H.
Schober
,
M. A.
González
,
C. K.
Loong
, and
D. L.
Price
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
82
(
1997
).
45.
A. I.
Krivchikov
,
A. N.
Yushchenko
,
V. G.
Manzhelii
,
O. A.
Korolyuk
,
F. J.
Bermejo
,
R.
Fernández-Perea
,
C.
Cabrillo
, and
M. A.
González
,
Phys. Rev. B
74
,
060201(R)
(
2006
).
46.
V. A.
Konstantinov
,
A. I.
Krivchikov
,
O. A.
Korolyuk
,
V. P.
Revyakin
,
V. V.
Sagan
,
G. A.
Vdovichenko
, and
A. V.
Zvonaryova
,
Phys. B
424
,
54
(
2013
).
47.
R. C.
Zeller
and
R. O.
Pohl
,
Phys. Rev. B
4
,
2029
(
1971
).
48.
U.
Buchenau
,
Yu. M.
Galperin
,
V. L.
Gurevich
,
D. A.
Parshin
,
M. A.
Ramos
, and
H. R.
Schober
,
Phys. Rev. B
46
,
2798
(
1992
).
49.
M. A.
Ramos
and
U.
Buchenau
,
Phys. Rev. B
55
,
5749
(
1997
).
50.
M. A.
Ramos
and
U.
Buchenau
, in
Tunneling Systems in Amorphous and Crystalline Solids
, edited by
P.
Esquinazi
(
Springer
,
Berlin
,
1998
), p.
527
.
51.
E.
Bonjour
,
R.
Calemczuk
,
R.
Lagnier
, and
B.
Salce
,
J. Phys. (Paris)
42
,
63
(
1981
).
52.
D. A.
Parshin
,
Phys. Rev. B
49
,
9400
(
1994
).
53.
M. A.
Ramos
,
Philos. Mag.
84
,
1313
(
2004
).
54.
J. K.
Krüger
,
J.
Baller
,
T.
Britz
,
A.
le Coutre
,
R.
Peter
,
R.
Bactavatchalou
, and
J.
Schreiber
,
Phys. Rev. B
66
,
012206
(
2002
).
55.
J. J.
Freeman
and
A. C.
Anderson
,
Phys. Rev. B
34
,
5684
(
1986
).
56.
A. I.
Krivchikov
,
O. A.
Korolyuk
, and
I. V.
Sharapova
,
Low Temp. Phys.
38
,
74
(
2012
), and references therein.
57.
J. L.
Feldman
,
M. D.
Kluge
,
P. B.
Allen
, and
F.
Wooten
,
Phys. Rev. B
48
,
12589
(
1993
).
58.
A. I.
Krivchikov
,
I. V.
Sharapova
,
O. A.
Korolyuk
,
O. O.
Romantsova
, and
F. J.
Bermejo
,
Low Temp. Phys.
35
,
891
(
2009
).
59.
O. A.
Korolyuk
,
Low Temp. Phys.
37
,
416
(
2011
).
60.
O.
Andersson
,
R. G.
Ross
, and
G.
Bäckström
,
Mol. Phys.
66
,
619
(
1989
).
61.
C.
Talón
,
F. J.
Bermejo
,
C.
Cabrillo
,
G. J.
Cuello
,
M. A.
González
,
J. W.
Richardson
,
A.
Criado
,
M. A.
Ramos
,
S.
Vieira
,
F. L.
Cumbrera
, and
L. M.
González
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
115506
(
2002
).
62.
C.
Talón
,
M. A.
Ramos
,
S.
Vieira
,
I. M.
Shmyt’ko
,
N.
Afonikova
,
A.
Criado
,
G.
Madariaga
, and
F. J.
Bermejo
,
J. Non-Cryst. Solids
287
,
226
(
2001
).
63.
M. A.
Ramos
,
M.
Hassaine
,
B.
Kabtoul
,
R. J.
Jiménez-Riobóo
,
I. M.
Shmyt’ko
,
A. I.
Krivchikov
,
I. V.
Sharapova
, and
O. A.
Korolyuk
,
Low Temp. Phys.
39
,
468
(
2013
).
64.
R.
Böhmer
,
C.
Gainaru
, and
R.
Richert
,
Phys. Rep.
545
,
125
(
2014
).
You do not currently have access to this content.