Введение к работе
Актуальность темы. Успешное решение многих проблем науки и техники тесно связано с уровнем знаний о природе и свойствах водных систем в широком интервале параметров. Достоверные и взаимосогласованные данные о физико-химических свойствах растворов имеют важное значение для развития теории растворов, а также, в частности, для разработки и внедрения новых экологически чистых технологических процессов и методов получения материалов с заранее заданными свойствами. Для практических целей в этом плане широкое применение находят растворы средних и высоких концентраций, а также вновь синтезированные сложные некристалллические вещества. Такие системы сложны для исследователей в силу своей индивидуальности и специфичности свойств. Поэтому всестороннее изучение таких растворов, выявление закономерностей в формировании их структур и их взаимосвязи с макросвойствами является в настоящее время одной из актуальных проблем экспериментальной химии. В этом направлении одной из основных является проблема ионной гидратации, так как взаимодействия ион-вода ответственны за ход многих химических и биологических процессов.
Исследования водных растворов галогенидов и нитратов уже проведены, но при этом основное внимание уделялось определению параметров гидратации катиона. Данные о систематическом изучении анионной гидратации практически отсутствуют, а имеющиеся работы носят единичный характер. Кроме того до сих пор не проводились структурные исследования многокомпонентных систем. Вместе с тем такие системы имеют как теоретический, так и практический интерес, являясь, в частности, исходными водно-солевыми композициями синтеза высокотемпературных сверхпроводящих материалов. Таким образом детальное исследование структурных характеристик указанных
систем является актуальным.
В этом плане важное значение приобретает информация, полученная прямыми структурными методами. К наиболее точным и информативным методам получения структурных параметров относятся дифракционные методы, среди которых широкое применение получил метод рентгеноструктурного анализа (РСА).
Цель работы. В настоящей работе поставлена задача реализации структурного описания анионной гидратации в растворах 1:1 электролитов на примере галогенидов калия, а также проанализировать со структурной точки зрения процессы, сопровождающие получение ВТСП материалов на первых стадиях синтеза, т.е. на стадии получения исходных водно-солевых композиций с ионом Си2+.
Научная новизна работы. Впервые методом РСА изучена анионная гидратация в водных растворах 1:1 электролитов. Установлено влияние аниона на формирование D-структуры в системах КГ-НгО (Г~= F", С1~, Вг~, Г). Предложены модели трехкомпонентной системы Си(Шз)2*НШз*40Н20. Впервые моделирование изученных систем проводилось с учетом корреляций всех атомов, входящих в структурную единицу раствора как единого комплекса.
Практическая и научная ценность работы. Полученные экспериментальные дифракционные данные и рассчитанные на их основе модели диффузионно-усредненной структуры водных растворов галогенидов калия являются вкладом в дальнейшее развитие теории водных растворов электролитов. Структурные параметры указанных систем могут использоваться в качестве справочного материала исследователями и технологами, работающими с водными растворами электролитов. Изучение многокомпонентных водно-солевых систем позволяет разрабатывать пути направленного синтеза фаз высокотемпературных сверхпро-
водников, прогнозировать образование новых соединений и определять оптимальные условия их кристаллизации.
Апробация работы. Основные положения, результаты и выводы работы обсуждались и докладывались на
-Научно-технической конференции преподавателей и сотрудников ИГХТА. янв.-февр. 1995;
-Международной конференции "Проблемы сольватации и комплек-сообразования в растворах", Иваново, окт. 1995г;
-I Региональной межвузовской конференции "Актуальные проблемы химии, химической технологии и химического образования "Хи-мия-96", Иваново 1996;
-Всероссийской конференции молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии", Саратов.июнь 1997.
-I Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии" ("Химия-97"), Иваново, сентябрь 1997.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 8 печатных работ (в том числе 2 статьи).
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, теоретических основ рентгенографии конденсированных систем, экспериментальной части, анализа экспериментальных данных, описания процесса и обсуждения результатов модельных расчетов, итогов работы, списка цитируемой литературы.
