Закономерности проявления гидратации ионов в спектральных полосах комбинационного рассеяния воды

• Автор: Буриков, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ПРОЯВЛЕНИЕ ВНУТРИ- И МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ
В СПЕКТРЕ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ ЖИДКОЙ ВОДЫ
§1.1. Структура спектра комбинационного рассеяния света молекулами
жидкой воды
§ 1.2. Водные растворы электролитов и гидратация ионов
1.2.1. Г идратация ионов
1.2.2. Ионные пары
1.2.3.Параметры гидратации ионов
§ 1.3. Влияние неорганических соединений на характеристики спектральных полос КР жидкой воды
1.3.1. Проявление гидратации ионов в низкочастотных полосах КР воды
1.3.2. Проявление гидратации ионов в полосах внутримолекулярных колебаний
молекул воды
§ 1.4. Резонанс Ферми в жидкой воде
§ 1.5. Диагностика водных сред с помощью КР спектроскопии
§ 1.6. Методы решения обратных задач
1.6.1. Метод искусственных нейронных сетей
1.6.2. Применение генетических алгоритмов для решения обратных задач
1.6.3. Метод группового учета аргумента
Глава II. ВЛИЯНИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА СПЕКТРАЛЬНЫЕ
ПОЛОСЫ КР ВОДЫ
§ 2.1. Экспериментальная установка
§ 2.2. Объекты исследования
§ 2.3. Исследование влияния неорганических соединений на валентную полосу
КР воды
2.3.1. Поведение валентной полосы КР воды в растворах галогенидов щелочных металлов
2.3.1.1. Зависимость положения максимума валентной полосы КР воды от концентрации галогенидов щелочных металлов
2.3.1.2. Зависимость ширины валентной полосы КР воды от концентрации галогенидов щелочных металлов
2.3.1.3. Проявление смены типа гидратации ионов в поведении валентной полосы КР воды при изменении температуры растворов
2.3.2. Поведение валентной полосы КР воды в растворах хлоридов металлов
2.3.3. Поведение валентной полосы КР воды в растворах нитратов металлов
2.3.4. Поведение валентной полосы КР воды в растворах сульфатов металлов
2.3.5. Сравнение влияния на валентную полосу КР воды катионов одно-, двух-
и трехвалентных металлов
2.3.6. Сравнение влияния на валентную полосу КР воды анионов галогенов,
нитрат- и сульфат-анионов
2.3.7. Исследование влияния кислот и щелочей на валентную полосу КР воды
2.3.7.1. Поведение валентной полосы КР воды в растворах кислот
2.3.7.2. Поведение валентной полосы КР воды в растворах щелочей
2.3.7.3. Поведение валентной полосы КР воды в растворах перекиси водорода
§ 2.4. Определение чисел гидратации неорганических соединений по валентной
полосе КР воды в растворах
§ 2.5.Влияние галогенидов щелочных металлов на деформационную полосу КР воды .84 § 2.6. Влияние галогенидов щелочных металлов на низкочастотные полосы КР воды . 87 Глава Ш. РОЛЬ РЕЗОНАНСА ФЕРМИ В ФОРМИРОВАНИИ ВАЛЕНТНОЙ ПОЛОСЫ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА МОЛЕКУЛАМИ ВОДЫ
§ 3.1. Экспериментальные данные и их обработка
§ 3.2. Исследование температурной и концентрационной зависимостей
деформационной и валентной полос КР растворов НОО
§ 3.3. Расчет констант резонанса Ферми в воде
3.3.1. Нахождение «невозмущенных» частот обертона деформационных и валентных колебаний молекул НгО
3.3.2. Нахождение «расщепленных» частот обертона деформационных и симметричных
валентных колебаний молекул НгО
§ 3.4. Резонанс Ферми в водных растворах неорганических солей и при различных
температурах
§ 3.5. Оценка вклада резонанса Ферми в валентную полосу КР воды
Глава 1У. РЕШЕНИЕ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ЛАЗЕРНОЙ КР СПЕКТРОСКОПИИ
В ДИАГНОСТИКЕ ВОДНЫХ СРЕД
§ 4.1. Методы решения обратных задач КР-спектроскопии водных растворов
§ 4.2. Определение концентрации соли в водном растворе по зависимости Х21(С) валентной полосы КР воды

§ 4.3. Использование искусственных нейронных сетей для решения задачи
идентификации солей в водных растворах
§ 4.4. Идентификация неорганических солей в однокомпонентных водных растворах
галогенидов щелочных металлов
§ 4.5. Определение концентрации солей в двухкомпонентных водных растворах с помощью подхода «от эксперимента» и «линейного квазимодельного» подхода
4.5.1. Водный раствор (Т5ГаС1 + К1)
4.5.2. Водные растворы (ТМЛ + ИаР) и (Иа1 + КС1)
§ 4.6. Определение концентрации солей в трехкомпонентных водных растворах с помощью подхода «от эксперимента» и «линейного квазимодельного» подхода ... 119 § 4.7. Идентификация неорганических солей в многокомпонентных водных
растворах с использованием метода группового учета аргументов
§ 4.8. Сравнительный анализ методов определения концентрации солей в
многокомпонентных растворах по валентной полосе КР воды
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Список работ, опубликованных по теме диссертации

Из (7) следует, что вместо прежнего вырожденного уровня образуется два новых, симметрично расположенных относительно старого и удаленных друг от друга на расстояние 21¥аь, зависящее от энергии взаимодействия рассматриваемых состояний.
Однако точный резонанс — явление очень редкое. В наиболее общем случае До ф 0:
Е,2= |±(До/2) (8)
Д= д/д02 + 4Л/аЬ , (9)
где Д - полное расщепление в результате резонанса. Таким образом, полное расщепление Д зависит как от матричного элемента взаимодействия двух состояний ]Уа[, (этот параметр называют константой взаимодействия), так и от значения До. Естественно, что
резонансный эффект полностью определяется Жаь-
Подставляя значения энергий новых состояний в систему (4), можно найти отношение интенсивностей колебаний в присутствии резонанса Ферми:
1оснлЛоберт. = ик = (л/(Д + Д0)/2Д -1а± (Л ЛС)/2Л -1ь)2/(л/(д-Д0)/2Д -1а Т ,/(Д + Д0)/2Д
2 _ (Д + Д0)1, + (Л - А„ )1„ ± 2.)(А + А0)(Д - А0)~1.1Ь ‘ Ь (Д-Д0)1а +(Д + Д0)1Ь Т2д/(Д +~Д0)(А- Д0) 1а1„ ‘
Обычно интегральное поглощение (или в случае КР интегральная рассеивающая активность) в полосах такого рода пар колебаний (в отсутствии резонанса) отличается на 2-4 порядка. Это значит, что фактически вкладом обертона в общую интенсивность
дублета (или комбинации каких-либо нормальных колебаний) можно пренебречь. При
таком условии в выражениях (10) пренебрегаем вкладом колебания 1ь и получаем упрощенные формулы для интенсивностей новых состояний после резонанса:
11="'1а’ 12=Г'1а- (11)
Отсюда отношение интенсивностей компонент дублета:
1оснл/ 1оберт. = 1[/1г = (А + До)/(Д - До). (12)
Таким образом, РФ между основным тоном и обертоном деформационного колебания можно описать системой уравнений:
рг = /,//2 =(Д + Д0)/(Д-Д0)
[д = Д20+42
(13)

Величины Д и До невозможно непосредственно измерить экспериментально. Кроме того, в настоящее время не существует точных методов вычисления частот деформационных и валентных колебаний в присутствии и в отсутствии РФ. Поэтому расчет константы взаимодействия РФ представляет собой непростую задачу.