Рост кристаллов триглицинсульфата из водных растворов и их свойства

• Автор: Стеханова, Жаннета Дмитриевна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1. ВОДА И ВОДНЫЕ СИСТЕМЫ обзор литературы

1.1. Структура воды и ее свойства

1.1.1. Строение молекулы воды.

1.1.2. Вода при температуре ниже О С.

1.2. Водные растворы

1.3. Выращивание кристаллов.

1.3.1. Процесс кристаллизации.

1.3.2. Кинетика и механизм роста кристаллов.

1.3.3. Методы выращивания кристаллов из низкотемпературных водных растворов.

1.3.4. Теория микроблочного роста кристаллов
1.4. Физикохимические свойства кристаллов триглицинсульфата
1.4.1. Сегнетоэлектрики.
1.4.2. Триглицинсульфат ТГС.
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Определение концентрации растворов методом рефрактометрии.
2.2. Потенциометрическое титрование.
2.2.1. Метод потенциометрии.
2.3. Фракционное плавление льда в водных растворах
2.4. Выращивание кристаллов ТГС из водных растворов.
2.5. Метод изопиестирования.
2.5.1. Активность воды в насыщенном растворе
2.5.2. Взаимодействие кристаллов ТГС с парами воды
2.6. Рентгенофазовый анализ.
2.7. Оптическая спектроскопия.
2.8. Измерение электрических свойств
2.8.1. Приготовление образцов для определения электрических параметров
2.9. Определение плотности кристаллов.
2.9.1. Методика определения содержания воды в кристаллах при нагревании
2.9.2. Методика определения содержания воды методом материального баланса.
2 Исследование морфологии и микроструктуры кристаллов ТГС.
2 Обработка экспериментальных данных
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Распределение компонентов при кристаллизации и плавлении льда в водных системах, содержащих аминокислоты и их соединения
3.1.1. Распределение компонентов при кристаллизации и плавлении льда в системах вода лизин, вода гидрохлорид лизина
3.2. Свойства водных растворов
3.2.1. Потенциометрическое титрование растворов ТГС, глицина и серной кислоты
3.2.2. Исследование влияния поверхностного натяжения растворов ТГС на рост кристаллов
3.3. Влияние температуры на рост и свойства кристаллов ТГС
3.3.1. Исследование кристаллов ТГС методом изопиестирования
3.3.2. Рентгенофазовый анализ.
3.3.3. Электрические свойства кристаллов
3.3.4. Содержание воды в кристаллах ТГС и плотность кристаллов
3.3.5. Оптические свойства кристаллов, выращенных при различных
температурах.
3.4. Влияние кремния на рост кристаллов ТГС
3.4.1. Влияние пористого кремния на рост кристаллов ТГС
4. ОСОБЕННОСТИ ЗАРОЖДЕНИЯ И РОСТА КРИСТАЛЛОВ ТГС
ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


По сравнению с водородными соединениями других элементов VI группы температура плавления воды должна быть примерно 5 С, а температура кипения С рис. Значения тсплот плавления и кипения воды также превышают аналогичные значения других водородных соединений. Для понимания структуры воды необходимо было изучить структуру льда и перенести на структуру воды те представления, которые сформулировались при объяснении трехмерного упорядочения и разупорядочения его монокристаллов. Молекула воды является самой маленькой из трехмерных молекул. Дж. Бернал и Р. Молекулу воды можно изобразить в виде равнобедренного треугольника, в вершинах при основании которого положительные заряды, а в третьей вершине отрицательный Рис. Два атома водорода, имеющие частичные положительные заряды, могут поразному ориентироваться в пространстве, образуя водородные связи. Рис. Молекула воды содержит электронов 8 электронов атома кислорода и по одному атомов водорода два из них образуют внутреннюю оболочку кислорода и не участвуют в образовании химических связей. Остальные восемь находятся на зр3гибридных орбиталях, направленных к вершинам тетраэдра. Две орбитали перекрываются с Ьорбиталями водорода, образуя химические связи, две остаются неподеленными. Бьеррум предложил свою модель распределения заряда в пространстве , в которой четыре точечных заряда оказываются в вершинах тетраэдра, а их величины 0,1 е и расстояния между ними подобраны так, чтобы воспроизвести известный дипольный момент молекулы воды в газовой фазе Рис. Межмолекулярное взаимодействие осуществляется посредством водородных связей О Н. О. За счет зарядов в вершинах тетраэдры ориентируются так, что атомы кислорода соседних молекул оказываются напротив атомов водорода данной молекулы, а атомы водорода соседей напротив неподеленной электронной пары, так возникает водородная связь. Рис. Кластерные модели, впервые предложенные О. Модели ассоциатов. Дж. Поплом было выдвинуто предположение о том, что плавление льда сопровождается не разрывом какоголибо числа водородных связей, а их изгибом. С повышением температуры водородные связи льда все больше изгибаются, именно с этим, согласно теории Попла, связано исчезновение при плавлении льда дальней упорядоченности. А основное различие льда и воды состоит в том, что в воде четыре водородные связи, образованные каждой молекулой, могут изгибаться независимо, тогда как во льду эти искажения ограничены дальним порядком. Искажением структуры Попл объясняет увеличение плотности при плавлении льда . Подобные модели, предполагающие постепенное изменение углов и длин связей между молекулами воды при нагревании, получили название непрерывных. Теория Попла не учитывает трансляционного движения молекул воды, которое не может не сопровождаться разрывом водородных связей. Основы двухструктурных моделей заложены Берналом и Фаулером 3, , , они указывают на существование трех форм расположения молекул в воде. Оказалось, что кривая, рассчитанная в предположении структуры, близкой к плотнейшей, резко отличается от экспериментальной кривой рассеяния. Основные идеи теории Бернала Фаулера были многократно экспериментально подтверждены за исключением кварцеподобной структуры и еще в годах приняты большинством ученых 3. Таким образом, работа Бернала и Фаулера положила начало двухструктурным моделям воды, широко применяющимся в настоящее время. Развитие этих моделей можно наблюдать в работах Г. Френка и В. Вина, которые рассматривают воду как равновесную смесь льдоподобных и мономерных молекул . Лайнус Полинг, изучив строение клатратов, соединений воды с атомами инертных газов, предположил, что в додекаэдричсскую полость, образованную сеткой водородных связей, могут помещаться атомы не только инертных газов, но и сами молекулы воды , . А рис 7. О.Я. Самойлов, предположив, что полости, имеющиеся в твердом льде, сохраняются и при плавлении, и стал основоположником клатратных моделей воды модели с заполнением пустот. С повышением температуры происходит заполнение этих полостей и разрушение льдоподобной структуры молекулы воды. Рис. Модель воды с заполнением пустот Л.