Рентгенодифракционные исследования структуры воды при высоких температурах и давлениях

• Автор: Демьянец, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 c. : ил

ГЛАВА I. ДИФРАКЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ЖИДКОЙ ВОДЫ (Литературный обзор)

§ I. Исследования структуры Н^О методом дифракции

рентгеновских лучей

§ 2. Дифракционные исследования структуры воды

методами нейтронографии и электронографии

ГЛАВА II. АППАРАТУРА ДЛЯ РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Н20 ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ

§ I. Рентгеновские ячейки для исследования жидкостей при высоких Т-Р параметрах

§ 2. Метод энергодисперсионной дифрактометрии

§ 3. Рентгеновская ячейка для исследования Нг>0 в

закритической области температур и давлений

§ 4. Аппаратура для энергодисперсионной дифрактометрии

§ 5. Контрольные измерения
ГЛАВА III. ПОЛУЧЕНИЕ И ОБРАБОТКА ДИФРАКЦИОННЫХ ДАННЫХ ПО РАССЕЯНИЮ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ Н£0
§ I. Измерение интенсивности рассеяния
§ 2. Предварительная обработка данных по рассеянию Нг,0, полученных энергодисперсионным методом
§ 3. Вычисление функций структурно-чувствительной
составляющей рассеяния
§ 4. Расчет функций радиального распределения

Глава IV. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА БЛИЖНЮЮ УПОРЯДОЧЕННОСТЬ В ЖВДКОЙ И НАДКРИТИЧЕСКОЙ ВОДЕ
§ I. Влияние Р-Т условий на функцию структурночувствительной составляющей рассеяния
§ 2. Функции радиального распределения при различных температурах и давлениях
Глава V. СТРОЕНИЕ ПЕРВОЙ КООРДИНАЦИОННОЙ СФЕРЫ. СТРУКТУРА ВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Исследования строения и свойств воды при высоких температурах и давлениях, которым посвящена эта работа, представляют несомненный интерес с точки зрения практических приложений в таких важных разделах науки и техники, как, например, гидротермальный синтез, химическая технология, теплоэнергетика, петрология и минералообра-зование. Степень и характер ассоциации воды при высоких температурах и давлениях оказывают решающее влияние на термодинамические и транспортные свойства растворов, в частности, на растворимость в воде важнейших компонентов глубинных растворов, коэффициенты активности компонентов растворов, диффузию, вязкость, граничное натяжение и др.
Вопросам строения воды посвящено большое число исследований, выполненное с использованием самых различных экспериментальных методов рентгенография, нейтронография, электронография, колебательная спектроскопия, рассеяние света, квазиупругое рассеяние нейтронов и др. Тем не менее следует признать, что, как структура, так и ее связь с важнейшими свойствами воды недостаточно изучены не только при высоких температурах и давлениях, но даже при нормальных условиях.
Существующие теории противоречат одна другой не только в деталях, но часто имеют в своей основе совершенно противоположные гипотезы. Даже новейшие работы не дали бесспорных результатов, которые могли бы описать аномальные свойства воды. Причина этого заключается, по-видимому, не только в определенной слабости модельных представлений, но и в несовершенстве экспериментальных данных.
Метод исследования дифракции рентгеновских лучей, как, пожалуй, никакой другой экспериментальный метод, оказал сильное влияние на формирование современных представлений о структуре жидкой

исключает это ограничение. Однако, газопроницаемость стеклоуглеро-да колеблется в очень широких пределах, что обусловлено его пористостью, зависящей от условий его изготовления. Исследования с помощью рентгеновского малоуглового рассеяния, выполненные Фитцем и
Шефером [51], показали, что размеры большинства микропор составля-о
ют около 4-5 А и зависят от температуры пиролиза при изготовлении. Удалось установить, что использовавшиеся в эксперименте стеклоуглеродные ампулы при высоком давлении проницаемы для аргона. Это, однако, не исключает применения аргона при использовании ампул из стеклоуглерода более высокого качества. Полиэтилсилоксановая жидкость ПЭС-3, имеющая молекулы гораздо большего размера, не проникает сквозь стеклоуглерод в исследуемую жидкость.
Система высокого давления построена по экзоклавному принципу, то есть давление вузтановке создается внешним источником, соединенным с ячейкой стальной капиллярной трубкой (рис. 9). Источником давления служат либо гидравлический микропресс, либо газовый компрессор. Измерение давления производилось с помощью манометров СВ-2,5 с точностью + 10 бар. Манометры I и 2 на рис. 9 регистрируют давление в ячейке при использовании соответственно гидравлического микропресса или компрессора. Манометр 3 показывает давление масла в газовом компрессоре.
Нагрев осуществляется печью с проволочным нагревателем из нихрома, надеваемой на ячейку. Для предотвращения нагрева детектора и рентгеновской трубки, печь снабжена водоохлаждаемой ’’рубашкой”.
В корпусе печи проделаны отверстия для входа и выхода рентгеновского излучения. Нагреватель сделан с таким расчетом, чтобы создать безградиентную по температуре зону в облучаемой области исследуемого образца. Температура измеряется с помощью хромель-алю-мелевой термопары цифровым вольтметром В7-23. Горячий спай измерительной термопары касается бериллиевого вкладыша. Постоянство