Структурно-групповой анализ карбоксильного и сульфокатионообменников

• Автор: Нечаева, Людмила Станиславовна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Структурногрупповой анализ систем

с ковалентными связями

1.2. Возможности программы i для расчета структуры и свойств молекулярных систем

1.3. Компьютерное моделирование ионообменников.

1.4. ИК спектроскопия ионообменников

1.5. ЯМР спектроскопия ионообменников .

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Характеристика исследуемых ионообменников.
2.2. Подготовка ионообменников к анализу
методом инфракрасной спектроскопии.
2.3. Подготовка ионообменников к анализу
методом ЯМР спектроскопии
2.4. Методика компьютерного моделирования катионообменников
2.4.1. Квантовохимическое моделирование.
2.4.2. Молекулярнодинамическое моделирование
2.5. Статистическая обработка экспериментальных данных
Глава 3. СТРУКТУРНОГРУППОВОЙ АНАЛИЗ ГИДРАТИРОВАННОЙ ИОНОГЕН ЮЙ ГРУППЫ В СУЛЬФО И КАРБОКСИЛЬНОМ КАТИОНООБМЕННИКАХ
3.1. Этапы структурногруппового анализа
супрамолекулярных систем.
3.2. Моделирование начальных структур катионообменников
3.3. Квантовохимический расчет ИК спектров
катионообменников
3.4. Квантовохимический расчет ЯМР спектров катионообменников
3.5. Анализ структуры составного повторяющегося звена
сульфокатионообменника и карбоксильного катионообменника .
Глава 4. МОЛЕКУЛЯРНО ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАТИОНООБМЕННИКОВ И МЕХАНИЗМ ИОННОГО ТРАНСПОРТА
4.1. Моделирование диссоциации ионогенной группы методом
молекулярной динамики
4.2. Механизм транспорта ионов в ионообменниках.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Результаты структурного анализа ионообменников могут быть применены для расчета на молекулярном уровне характеристик удерживания ионов при их хроматографическом разделении на ионообменпиках, транспортных характеристик ионов в ионообменных системах, констант ионного обмена и других свойств. Способ структурногруппового анализа в супрамолекулярных системах на основе квантовохимического и молекулярнодинамического моделирования и анализа ИК и ЯМР спектров. Доказано увеличение длин водородных мостиков между молекулами воды, структурированными вблизи функциональных групп исследованных ионообменников, по сравнению с водой с ненарушенной структурой. В результате молекулярнодинамического анализа установлена диссоциация ионной пары в карбоксильном катионообменнике и сульфокатионообменнике. Публикации. Основное содержание работы отражено в 5 статьях, 4 из которых опубликованы в журналах, входящих в утвержденный ВАК РФ перечень научных изданий, и 4 тезисах и материалах конференций. Апробации результатов исследовании. Основные результаты исследования были доложены на II Международном форуме Аналитика и аналитики Воронеж, г. Теория и практика хроматографии. Хроматография и нанотехнологии Самара, г. XIII Всероссийском симпозиуме Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности Москва, г. IV Всероссийской конференции Физикохимические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах Воронеж, г. Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы, изложена на 1 странице, содержит рисунков, таблицу. Список литературы включает 3 библиографических наименования. Глава 1. Одним из видов анализа, проводимых в аналитической химии, является структурногрупповой анализ. Структурно групповой анализ определение структуры вещества на молекулярном уровне, установление наличия различных функциональных групп, входящих в состав вещества. Структурногрупповой анализ в аналитической химии проводится в основном физикохимическими методами ИК и ЯМР спектроскопия, рентгеноструктурный анализ и др. Содержание структурногруппового анализа СГА систем с ковалентными связями менялось в течение последних десятилетий в направлении от эталонного варианта к безэталонному 19. Эталонный структурногрупповой спектральный анализ реализован в информационнопоисковых системах ИПС 24, где в память компьютера заносятся данные но экспериментальным спектрам большого числа молекул эталонов и на их основе формируются компьютерные спектральные атласы. Сильной стороной ИПС является их способность получать достаточно достоверные ответы за сравнительно короткий промежуток времени по одному предъявленному спектру и без знания бруттоформулы вещества. Однако слишком большая конкретизация знаний четко оговоренный способ представления спектров и фиксированные спектральные интервалы обычно от 0 до см1 для ИК спектров, стандартные условия регистрации и др. ИПС эффективно работают только в достаточно узкой области. ИПС находят ограниченное применение при анализе неизвестных соединений, т. Недостатки ИПС привели к необходимости развития методов структурногруппового анализа на безэталонной основе, которые могут идентифицировать неизвестное вещество и в том случае, если его нет в базе данных. Безэталонный вариант структурногруппового анализа систем с ковалентными связями был реализован в экспертных системах ЭС 5. Созданные для идентификации многоатомных молекул по их спектрам экспертные системы также диагностируют вещество, сопоставляя его экспериментальные спектры с компьютерными. Принципиальная разница между ИПС и экспертными системами в том, что эти спектры не хранятся с самого начала в памяти компьютера, а генерируются в процессе поиска решения на основе первоначальных гипотез о возможной структуре изучаемой молекулы. Экспертные системы, разработанные для нужд молекулярной спектроскопии, обладают неодинаковыми возможностями, используют разные алгоритмы и инструментальные средства, ориентированы на разные виды спектроскопии, однако все они объединяются тем, что имитируют рассуждения эксперта спектроскописта при решении им задач идентификации.