Введение к работе
Актуальность темы. Развитие молекулярной теории жидких систем опирается на фундаментальные исследования их структуры, природы межмолекулярных взаимодействий, динамических процессов, протекающих в жидкостях при тепловом движении молекул. Среди направлений теории молекулярных жидкостей квазихимическая концепция сочетает в себе особенности макроскопического а микроскопического подходов, в рамках которой возможны опнсание и анализ молекулярной природы равновесных и кинетических свойств жидких систем. Разрабатываемая концепция позволяет, во-первых, расширить возможности термодинамических исследований неидеальных систем; во-вторых, развить теоретические и расчётные основы методов диэлектрометрии, рэлеевского рассеяния света, релаксационной спектроскопии; в-третьих, реализовать эти подходы в количественной интерпретации трансляционно-ориентационной упорядоченности молекул, межчастичных взаимодействий, флюктуационных явлений, кинетических процессов в жидкостях и растворах.
Основные цели и задачи работы сформулированы следующим образом:
разработка моделей неидеальных смесей ассоцнатов а их приложений в термодинамике жидких растворов;
развитие теоретических и расчётных методов диэлектрометрии в задачах исследования строения жидких систем и межмолекулярных взаимодействий в них на основе ассоциативных моделей;
совершенствование расчётно-теоретических основ интегрального изотропного и анизотропного рэлеевского рассеяния света, теории флюктуации в жидкостях и растворах в рамках квазихимического подхода;
решение ряда задач теории релаксационных спектров в жидких системах;
приложения развитых методов к исследованиям строения и межмолекулярных взаимодействий в ряде классов ассоциированных жидкостей и их растворов;
анализ данных акустоспектроскопнческого.н днэлекяроско-
пического эксперимента, получение информации о кинетика про-
- I -
цессов, протекающих в жидкостях в ходе теплового движения молекул.
Перечисленные задачи были поставлены и разрабатывались автором на Химическом факультете МГУ" в рамках научной темы "Исследование молекулярного механизма химических и физических процессов, протекавших в растворах, и строения растворов" (номер Госрегистрации (JKT) 73013288), а также в рамках Координационного плана АН СССР по комплексной проблеме "Химическая термодинамика" на 1986-1990 г.г., задания 2.19.1.3.2(3), 2.19.1.5.1(5), Координационного плана АН СССР по комплексной проблеме "Теория химического строения, реакционная способность, кінетика" на 1986-1990 г.г., задание 2.1.1.2.
Научная новизна работы состоит, во-первых, в разработке моделей неидеальных смесей ассоциатов, методов описания состава, строения, электрических и оптических свойств ассоциативных образований; во-вторых, в установлении теоретических соотношений, связывающих термодинамические, диэлектрические и оптические свойства жидких систем с молекулярными свойствами частиц и ассоциатов, их структурными параметрами и термодинамическими характеристиками процессов их образования; основные из указанных соотношений получены в обобщённой матричной форме; в-третьих, в разработке задач релаксационной спектроскопии жидких систем, в том числе акустических спектров конформационных переходов молекул; в-четвертых, в получении информации о строении ассоциатов и термодинамике ассоциативных равновесий в жидких системах, в том числе в предсказании и обнаружении новых типов ассоциативных структур; в-пятых, в данных о термодинамических и кинетических параметрах конформационных переходов молекул, процессов образования и разрушения ассоциативных структур.
Вклад автора в' разработку проблемы. Автору принадлежат общая постановка проведенных исследований, формулировка основных положений и обобщений, получение результатов, определивших все направление диссертационной работы. В диссертации используются результаты исследований, выполненных под совместным руководством М.И.Шахлародова и автора аспирантами, ныне канд. физ.-мат.наук А.Артыковым и канд.хим.наук Ч.Пухала, по обработке и анализу экспериментальных данных, проведенные на осно-
B8 подходов, развиваемых автором. Ряд результатов получен при совместной работе с сотрудниками Химического факультета МГУ В.И.КуравлеЕЫМ, Н.А.Ивановой, Н.В.Лифановой, Т.М.Усачёвой, М.И.Шахпароновым.
S2.3S2r5EeST.S36SE0-_253_2^SS определяется тем, что развитые теоретические методы и полученные аналитические выражения позволяют осуществлять расчёты структурных характеристик жидких систем, межчастичных взаимодействий .и кинетических параметров процессов, протекающих в них при тепловом движении молекул, по термодинамическим, диэлектрическим, оптическим и релаксационншл свойствам жидких систем. Развитые в работе методы могут быть применены при исследованиях широких классов жидкостей и растворов. Полученная в работе информация об ассоциативных равновесиях уже применяется в молекулярных интерпретациях различных свойств растворов этих жидкостей; данные о кон-формационных переходах молекул, структурных перестройках в жидкостям полезны при проведении аналогичных исследований.
Некоторые результаты работы используются в ряде монографий и обзоров, а также при чтении учебных курсов на Химическом факультете МГУ.
Основные результаты и положения, выносимые на защиту.
-
Модели смесей ассопдатов, методы описания строения, электрических и оптических свойств, установление структурной поливариантности цепочечных, циклических и др. ассоциативных образований.
-
Теоретические и расчётные разработки квазихимических моделей в термодинамике, диэлектрометрии, интегральном рэлеев-ском рассеянии света, релаксационной спектроскошш жидкостей и растворов, позволяющие реализовать единый подход к описанию комплекса свойств. .
-
Полученные на основе развитых методов данные по структурным характеристикам, межмолекулярным взаимодействиям ж динамическим процессам, протекающим в жидкостях.
Совокупность проведенных исследований является основой, нового научного направления - развитие квазихимических моделей в теории неидеальных жидких систем.
Адробация работы. Материалы диссертации были представлены на следующих совещаниях, конференциях и семинарах: Всесоюзном совещании "Изменение структуры и свойств воды и водных систем под влиянием внешних физико-химических воздействий" (Киев, 1980); УШ Межвузовской конференции молодых учёных "Современные проблемы физической химии растворов" (Ленинград, 1981); УІ и УШ Рабочих семинарах, УІ и УП Всесоюзных симпозиумах по межмолекулярным взаимодействиям и конформациям молекул (Пупшно, 1981, 1986; Вильнюс, 1982; Коломна, 1987); заседании Научного Совета АН СССР по проблеме "Ультразвук" (Андижан, 1981); Ш Всесоюзной конференции по электрическим свойствам молекул (Казань, 1982); Рабочем Совещании по свойствам жидкостей в малых объёмах (Киев, 1983); УІ и УП Всесоюзных Менделеевских дискуссиях по химии растворов (Харьков, 1983; Ленинград, 1986); Ш и U Всесоюзных совещаниях "Проблемы сольватации и комплексооб-разования в растворах" (Иваново, 1984, 1989); П Всесоюзной конференции "Термодинамика необратимых процессов и её применение" (Черновцы, 1984); ІУ Всесоюзном симпозиуме по физике акустоги-дродинамических явлений и оптоакустике с секциями молекулярной акустики и геоакустики (Ашхабад, 1985); Симпозиуме с участием стран-членов СЭВ и СФРЮ "Физико-химические свойства биополимеров в растворе и клетках" (Пущино, 1985); I Всесоюзной конференции "Химия и применение неводдых растворов" (Иваново, 1986); ХП Всесоюзной конференции по химической термодинамике и калориметрии (Горький, 1988); Общеуниверситетском семинаре по физике и физической химии жидкого состояния вещества (Москва, МГУ, 1981, 1989); выездном заседании Всесоюзного семинара при ИХНР АН СССР "Динамика частиц в жидкой фазе" (Андижан, 1988); Всесоюзном семинаре по внутреннему вращению молекул (Москва, МГУ, 1987); Научном семинаре кафедры физической химии Химического факультета МГУ (март 1989 г.).
Материалы диссертации отражены в 51 публикации, в том числе в учебном пособии, обобщающих и обзорных работах. Список ключевых работ дан в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, выводов, списка литературы и приложений, изложена на 396 страницах, включает 14 рисунков,
