Строение водных растворов перхлоратов металлов I-III групп Периодической системы Д.И. Менделеева

• Автор: Давидьян, Анна Генриковна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Общая характеристика работы

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1Л. Строение водных растворов электролитов

1.2. Феноменологическая модель строения водных растворов электролитов

1.3. Исследование водных растворов электролитов методами дифракции рентгеновских лучей и колебательной спектроскопии

1.4. Спектроскопия комбинационного рассеяния света

Глава 2. Экспериментальная часть. Объекты и методы

2.1 Синтез солей, приготовление и анализ растворов

2.2. Методы экспериментального исследования и способы обработки полученных

данных
Глава 3. Обсуждение результатов
3.1. Новый подход к исследованию водных растворов электролитов
3.2. Системы МС104 - Н20, где М: 1л, №
3.2.1 Система 1лСЮ4 - Н
3.2.2 Система ЫаС104 - Н
3.3. Системы М(СЮ4)2 - Н20, где М: Са, Бг, Ва, Mg, Ъа., Сс
3.4. Системы М(СЮ4)3 - Н20, где М: А1, ва, 1п, Бс, У, Ьа
3.5. Влияние природы катиона и аниона соли на структуру воды по данным БИК спектров водных растворов электролитов
3.5.1. Проявление природы катиона в БИК спектрах водных растворов электролитов
3.5.2. Проявление природы аниона в БИК спектрах водных растворов электролитов
Основные результаты работы и выводы
Список сокращений
Список литературы
Благодарности

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы
Проблема строения водных растворов электролитов является одной из важнейших задач, стоящих перед современной химией. Понимание процессов, происходящих в водных растворах, имеет большое значение в биохимии, медицине, сельском хозяйстве, гидрометаллургии, геохимии.
С развитием учения о растворах электролитов открывается неполнота наших представлений о растворе как наборе акватированных ионов, сольватно-разделенных и контактных ионных пар. Изучение новых видов взаимодействия компонентов в растворах в области высоких концентраций, основанное на феноменологической модели строения водных растворов электролитов [1], требуют нового подхода к пониманию строения водных растворов.
Целью работы является изучение строения водных растворов перхлоратов металлов I - III групп Периодической системы: установление закономерностей и особенностей формирования структуры растворов в зависимости от химической природы ионов и концентрации растворенного вещества с позиции феноменологической модели строения водных растворов электролитов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. Разработать системный подход к исследованию строения водных растворов электролитов.
2. Подобрать группу спектральных методов, позволяющих определить координацию СЮ/ иона в растворе.
3. Применить хемометрический анализ к полученным спектральным данным для извлечения скрытой информации в спектрах и ее визуализации.
4. Определить неизвестные до настоящего времени структуры кристаллогидратов перхлоратов металлов, кристаллизующихся из насыщенных растворов при 25 °С.

5. Установить соответствие структур твердой фазы и сиботактических групп насыщенного раствора.
6. Выявить роль природы катиона в процессах формирования сиботактических групп в растворах перхлоратов.
Научная новизна
1. Впервые получены политермы растворимости 6 систем (перхлораты металлов III группы ПС).
2. Впервые определены структуры А1(СЮ4)3-9Н20, Са(СЮ4)з'9Н20, Бс(С104)з'9Н20, Са(С104)2-4Н20 методом рентгеноструктурного анализа монокристаллов.
3. Впервые в рамках развиваемого подхода целенаправленно применена совокупность спектральных методов (БИК, НПВО, КР) к изучению водных растворов перхлоратов металлов 1-Ш групп ПС в широкой области концентраций для хемо-метрического анализа спектральных данных.
4. Впервые рассчитаны спектры и концентрационные профили форм воды и ионов СЮ4", интерпретированные с позиций феноменологической модели строения водных растворов электролитов.
5. Впервые установлена эволюция состояния иона СЮ4‘ в бинарных водных системах в зависимости от концентрации.
Теоретическая и практическая значимость работы
1. Работа имеет фундаментальную направленность и ориентирована на развитие и совершенствование модельных преставлений о строении водных растворов электролитов, на поиск и обоснование закономерностей формирования структуры растворов.

сосуда, имеющего "рубашку" с вакуум-пространством и мешалки. (Рис. 2.2). Термопара помещалась в раствор, который перемешивался по всему объему, а с вольтметра снимались показания, которые с помощью градуировочной таблицы соотносились с температурами.
Температура кристаллизации определялась с точностью ±1°С.
Рис. 2.2. Установка для определения температур замерзания растворов. 1 -самописец, 2 - вольтметр универсальный, 3 - термос (лед+вода, t=0 С), 4 - механическая мешалка (поршневое перемешивание), 5,6 - термопары, 7 - термос с определяемым раствором, 8 - дьюар с жидким азотом.
Температуры замерзания определялись по показаниям вольтметра и визуально, при появлении первых кристаллов твердой фазы. Брали среднее значение от трех измерений. Температура и состав эвтектики определялись экстраполяцией.
Инфракрасная спектроскопия водных растворов в ближней ИК области

БИК спектры регистрировали на спектрометре Spectrum ВХ фирмы PERKIN ELMER в области первого обертона воды 5400-7500 см-1 через 2 см-1 при комнатной температуре 25°С. Растворы готовили непосредственно перед записью спектров. Исследуемый раствор помещали в стеклянную кювету с длиной оптического пути 1 мм, количество сканов - 50.