D-структура и параметры гидратации ионов в водных растворах хлоридов и нитратов лантаноидов из данных по дифракции рентгеновских лучей

• Автор: Фомина, Надежда Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 161 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Особенности строения воды.

1.2. Явление ионной гидратации

1.3. Физикохимические свойства и структурные

особенности водных растворов электролитов, содержащих хлоридион

1.4. Физикохимические и структурные свойства

водных растворов, содержащих нитратион

1.5. Особенности гидратации в водных

растворах лантаноидов

1.6. Теоретические основы рентгенографического
метода исследования жидкофазных систем.
1.7. Анализ кривых интенсивности, функций
радиального распределения и нормированных корреляционных функций.
1.8. Вязкость жидкостей.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Применяемые вещества и приготовление растворов
2.2. Методика рентгеновского эксперимента.
2.3. Обработка экспериментальных данных.
2.4. Погрешности вычисления радиальной функции распределения и их источники.
2.5. Расчет моделей диффузионноусредненной
структуры жидкофазных систем.
2.6. . Блок схема рабочей программы
2.7. Вискозиметрическое исследование
водных растворов электролитов
2.7.1. Вискозиметр с электронной фиксацией
времени истечения жидкости.
2.7.2. Методика проведения эксперимента
и калибровка вискозиметра
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Результаты рентгенодифракционного эксперимента и разработка моделей диффузионно усредненной структуры растворов
3.1.1. Растворы хлоридов лантана и неодима
3.1.2. Растворы нитратов лантана и церия
3.1.3 Структура концентрированных растворов
и явление стеклования.
3.2. Обсуждение данных, полученных из вискозиметрического эксперимента
3.3. Расчет энтальпии гидратации
индивидуальных ионов
ЛИТЕРАТУРА


Это может быть также вызвано включением в эти пики других вкладов от различных рассеивающих групп. Необходимо также отметить, что в растворах расстояния кислородкислород в зависимости от вида взаимодействий несколько отличаются. Так, наггример, экспериментально установлено, что расстояние между молекулами воды и атомами кислорода нитратиона несколько больше , а расстояния между молекулами воды первой и второй сфер гидратации катионов меньше , чем расстояние между соседними молекулами воды, не входящими в гидратацию ионов. Этот результат объясняется ослаблением водородных связей в первом случае и усилением во втором. Если рассматривать структуру, существующую в течение времени меньшем, чем одно колебание молекулы, то наблюдателю представится мгновенная или 1етрукчура вещества, в которой молекулы будут четко обозначены, но упорядоченность их взаимного расположения будет не велика, так как молекулы не будут находиться в своем среднем положении. Структуры, наблюдаемые в течении более длительного времени, будут иметь размытые за счет нескольких проходящих в этот период осциляций изображения молекул, которые будут находиться в своих средних положениях. Называется эта структура колебагельноусреднснной или V структурои. За еще более длительный период времени усредняются и ориентационные движения молекул, давая наиболее упорядоченную диффузионноусредненную или структуру вещества. Б этом подходе каждый последующий тип структуры можно рассматривать как результат ус, дщения но времени и пространству предшествующих струкур. Vструктур, образующихся вокруг данной молекулы, или как усреднение по пространству всех Vструктур, существующих одновременно в различных областях молекулярной системы. В настоящее время отсутствуют экспериментальные методы, позво ляющие судить о состоянии молекул за столь короткий промежуток времени, чтобы описать структуру воды. Информацию о Vструктуре представляют методы колебательной спектроскопии и неупругого рассеяния нейтронов. Методы ЯМР, рентгеновской дифракции, диэлектрической релаксации, а также исследование термодинамических и кинетических свойств жидкой воды и растворов позволяют получать сведения о структуре. Модель искаженных водородных связей опла предполагает, что в жидкой воде большинство водородных связей i разрываются, а искажаются изгибаются. Изгиб водородных связей приводит к тому, что вклады от вторичных и третичных соседних молекул более размыты, чем вклады от ближайших. Это означает, что различия возможных локальных Vструктур в жидкой воде значительно больше, чем во льду. Изгиб водородных связей позволяет некоторым вторичным и третичным соседним молекулам внедряться в области около центральной молекулы. Гауссова распределения ближайших соседей, Попл достиг хорошего соответствия с экспериментальной ФРР . Модель случайной сетки Бернала может рассматриваться как обобщение модели искаженных водородных связей, где каждая моле. В отличие от модели Поила, в этой модели молекулы воды образуют нерегулярную сетку, состоящую из колец. Многие кольца содержат пять молекул воды, потому что угол связи НОН молекулы воды равен приблизительно углу пяти членного кольца. Однако другие кольца содержат 4, 6, 7 молекул и более. Теоретические расчеты методами молекулярной динамики и МонтеКарло дают довольно хорошее согласие модельных и экспериментальных ФРР воды в случае реализации непрерывной случайной тетраэдричсски координированной ссгки Однако проведенные расчеты не позволяют установить характер связанности молекул в этой сетке. Обобщая экспериментальные и теоретические ФРР, а также спектральным данным можно сделать вывод о том, что наиболее близкими к действительности являются представления о структуре воды, как о статистически упорядоченной трехмерной сетке водородных связей. Болес полный обзор различных подходов к изучению струюуры воды можно найти в работах 1,3,,. Однако все предполагаемые модели представляют лишь большее или меньшее приближение к структуре, реализующейся в действительности. Выбор той или иной модели определяется методом и целыо исследования.