ЯМР исследования водных и спиртовых растворов неорганических солей

• Автор: Кожура, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Глава 1. Структура и свойства воды и водных растворов

неорганических соле й

1.1 Структура и свойства воды

1.1.1 Основные принципы дифференциации структуры жидкости

1.1.2 Представления о моделях структуры воды и метанола

1.2 Структурные особенности систем «вода-электролит»

1.3 Физико-химические методы изучения структурирования

в водных растворах электролитов

1.3.1 Изучение водных растворов методом ЯМР

1.3.2 Изучение водных растворов методами ИК и КР спектроскопии

1.3.3 Изучение водных растворов методами

рентгенографии и нейтронографии
1.3.4 Изучение водных растворов методом компьютерного моделирования
1.3.5. Изучение водных растворов термодинамическими методами 3
Выводы
Глава 2. Исследования растворов хлоридов щелочных металлов и аммония методами ЯМР-спектроскопии
2.1 Основы ЯМР

2.2 Методика эксперимента и реактивы
2.3 Изучение водных растворов диамагнитных солей методом ЯМР
2.3.1. Водные растворы хлоридов щелочных металлов
2.3.2. Спиртовые растворы щелочных металлов
2.3.3. Водные и спиртовые растворы хлорида аммония Выводы
Глава 3. Исследование растворов солей щелочноземельных и редкоземельных металлов методом ЯМР-релаксации ► 3.1. Изучение водных растворов хлоридов щелочноземельных
металлов
3.2. Изучение водных растворов парамагнитных солей
Обсуждение результатов
Основные результаты работы и выводы.
Заключение Список Литературы Приложение
Методика обработки спектров ЯМР

Актуальность темы. Изучению физико-химических свойств воды, различных спиртов и растворов неорганических солей в этих веществах посвящено большое количество работ. Однако теория жидкого состояния еще далека от завершения. Большое препятствие в изучении жидкого состояния, заключается в том, что в этом состоянии нет постоянной структуры, происходит быстрый обмен молекул и разрыв - образование водородных связей.
Для изучения строения и свойств водных и спиртовых растворов используются различные методы исследования - это дифракционные методы, методы колебательной спектроскопии, расчетные методы (компьютерное моделирование), метод ядерного магнитного резонанса и др. К сожалению, результаты и выводы из работ, посвященных изучению растворов разными методами, сильно отличаются, а иногда и противоречат друг другу. Нет также согласия между теорией и экспериментом.
Методы ЯМР-спектроскопии при изучении растворов имеют в ряде случаев значительные преимущества и позволяют получить ценные данные, которые могут способствовать построению новых моделей жидкости и теории жидкого состояния. ЯМР позволяет также изучать поведение любого интересующего нас ядра в жидкости и определять ряд ее структурных и динамических параметров.
Настоящая работа посвящена разработке методик изучения водных и спиртовых растворов методом ЯМР и исследованию с помощью этих методик свойств растворов.

Таблица 3. Концентрации для водных растворов хлоридов щелочных металлов, и координационное число в первой и второй гидратных сферах.
Ионы Концентрация нас. растворов в вес.% Число молекул Н20 в первой сфере Число молекул Н20 во второй сфере
Се"1" 65,3 6
яь+ 48,0 6
к+ 32,0 6
№+ 23,1 — —
Видно, что поведение ионов К+, Ш)+, Сэ+ отличается от поведения №' (рис. 10.). По теории Самойлова [13], существуют две группы ионов, которые делятся по типу взаимодействия с водой. Первая группа ионов уменьшает подвижность воды в своем ближайшем окружении, что приводит к «укреплению» структуры воды. Эта группа называется положительно гидратиратирующими или структурно-укрепляющими ионами. Другая группа ионов - увеличивает подвижность воды около иона, и тем самым частично «разрушает» структуру воды, поэтому они носят название отрицательно гидратирующих или структурно-разрушающих ионов.
Иа+ является положительно гидратирующим ионом, а ионы К+, ЯЬ, Сэ+ -отрицательно гидратирующими [7, 13, 14, 24-28]. Как можно видеть на рис. 10, характер концентрационных зависимостей отображает характер гидратации.
Можно заметить наличие особенностей на концентрационных кривых для ионов К+, ЯЬ+, Сэ+ которые, по всей видимости, отражают процессы трансформации в первой и второй сферах гидратации. Подобные результаты