Введение к работе
уалъность проблем. В настоящее время слояные некристаллпчес-ства, как правило, вновь синтеэировснние, привлекают к себе исследователей. Это объясняется все возрастающим применением этих объектов в различных отраслях науки и техники: концентрированных растворов электролигоз при создании новых яндкофазных материалов; стекол— в лазерной технике; тонких плеиок-в оптике, магнетизме и электронике; аморфных металлических сплавов - в антикоррозийных покрытиях, трансформаторном железе, материалах, поглодавших энергия, памяти вычислительных мапин; керамик - как материалов, выдергивающих високио темпэратуры и напряжения и т.д. Работы в этом направлении подразумевают создание надежных и высокоэффективных как нераэрушающих методов анализа, так и методов исследования физико-химических свойств указанных систм.
Важное кєсїо в этом направлении занимает проблема ионной сольва
тации. В настоящее время у хкыиюв, биохимиков и физиков, занимащкх-'
ся вопросами сольватации частиц в жидкой фазо, утвердилось ишние.что
взаимодействия ион-вода ответственны за ход многих химических-и био
химических процессов. Причем неоднократно подчеркивалось, что дальней-
пий прогресс в этой области в сильной степени зависит ої удовлетвори
тельного структурного описания растворов (это в полной мере относится
и к остальным некристаллическим объектам). Следует отметить, что до
сих пор основное внимание исследователей было направлено на изучение .
разбавленных, близких к идеальным, растворов. В то v.e время для прак
тических целей ипгрокое применение находят растворы средних и высоких
концентраций. Такиэ системи сложны для исследователей в силу сэоей
индивидуальности и специфичности своПств. Поэтому всестороннее изуче
ние таких растворои, выявление закономерностей в формировании их
структур и кх взаимосвязи с макрэсвоГ.зтвами является з настоящею сра
мя одной из актуальнейших проблем экспериментальной химии. Реиеігао
этой проблєїШ несомненно даст толчок к создании единой теории раст
воров. ,
В этом плане важное значокпа приобретает информация, полученная прямыми структурным методами (ЯМРі ИК-, КР-спекгрсскопня, рентгрно-графия, нейтронография и т.д.). Отметим, что к наиболее точннм и информативным методам получения структурных параметров относятся дифракционные, среди которых широкое применение получил метод рентгено-структурного анализа. Причем возможности метода можно существенно расширить за счет привлечения к анализу данных рентгеноструктурного эксперимента метода машинного моделирования дифракции рентгеновских лучей (ИЭДРЛ), поаволяюцего перейти от плоскостных к объемным коли-
чественным характеристикам структуры и существенно повысить достоверность количественной интерпретации экспериментальных рентгенострук-турных результатов. Однако системних работ,проводимых с использованием такого подхода,недостаточно, а отечественные исследования практически отсутствуют.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с координационным планом научно-исследоватзльских работ АН СССР по направлении "Химическая термодинамика" (раздел 2.19.1.3,1), заданием Государственной (общеакадемической) прогрш.мы фундаментальных исследований "Новые материалы и вещества - основа создания нового поколения техники, технологии и решения социальных задач", а также по темам с государственными регистрационными номерами 01.84.003328, 01.86.0103856, .01.89.0019490.
Цель работы. В настоящей работе поставлена задача реализации структурного описания ионной сольватации в концентрироваїших жидких растворах. Для се выполнения, в силу вышесказанного, было необходимо: I) развить метод машинного моделирования дифракция рентгеновских лучей на яидких растворах; 2) разработать комплекс рентгенодифракци-онной аппаратуры, позволяющей проводить эксперимент на жидкофазных объектах различной химической агрессивности при фиксированных температурах', 3) провести систематические рентгенодифракционные исследования ряда концентрированных водно-электролитных систем с кислородсодержащими аннонами; 4) с использованием полученных экспериментальных рентгенографических даннцх и результатов мааикногэ моделирования дифракции рентгеновских лучей установить количественные параметры гидратации ионов, разработать оптимальные модели Д-стр/ктур указанных выые систем и выявить закономерности их формирования.
Научная новизна. Постановка и резение такой большой и трудоемкой экспериментальной задачи целенаправленного, систематического определения Д-структур концентрированных водных растворов указанных систем осуществляется впервые и поэтому представляется новой и крайне актуальной. Решение поставленных и возникающих в ходе выполнения работы задач потребовало совершенствования традиционных, разработки и реализации новых методов рентгеноструктурного анализа жидкофазных объектов.'Большую научную и вместе с тем практическую значимость имеют полученные впервые (систематизированные) результаты прямого (рентгенодифракционного) определения структурных параметров гидратации ионов и разработка моделей Д-структур изучавшихся систем, результаты поисков корреляции между параметрами этих структур и их равновесными физико-химическими свойствами, что может служить основой для дальнейшего развития теории растворов, в том числе концентрированных,
?
где плохо работают существующие теории.
Получение в работе данные использованы рядом.исследователей для количественного описания концентрационно-температурной зависимости вязкости, плотности, скорости распространения ультразвука, других релаксационных и термодинамических характеристик водных растворов электролитов. Кроме этого, полученные в работе количественные параметры гидратации частиц и разработанные модели Д-структуры ряда систем были использованы для разработки технологии направленного синтеза оптически прозрачных всдно-электролитных стеклообразных материалов и создания некоторых устройств новой техники.
Разработанные методики экспериментального рентгенодифраіщиоішого исследования жвдкофазшх систем различной химической агрессивности,. программное обеспеченно обработки экспериментальных данных переданы заинтересованным организациям. Ряд вопросов, разработанных в результате проведенного исследования, нашел свое отражение в монографиях, обзорных статьях и учебных пособиях.
Апробация работы. Результаты работысбсуждались: на УІ Всесоюзной конференции "Синтез и исследование неорганических соединений в невод-ньк средах" (Иваново, 1980); Ні Всесоюзном совещании "Термодинамика и структура гидрокомплексов в растворах" (Душанбе, 1980); ХІУ.ХУІ Всесоюзных Чугаевскнх совещаниях по химии комплексных соединений (Иваново, 1981; Красноярск, 1987); П, Ш, ІУ Всесоюзных совещаниях по проблемам сольватации и шяілексообразования в растворах (Иваново, 1981, 1984, 1989); УІ Менделеевской дискуссии "Результаты экспериментов и их обсуждение на молекулярном уровне" (Харьков, 1983); Краевой конференции по химии внепнесферных комплексных соединений (Красноярск, 1983); У Всесоюзном совещании по химии неводных растворов неорганических и комплексных соединений (Ростов-на-Дону, 1985); I Всесоюзной конференции по химии и применению неводных растворов (Иваново,1986); ХІУ Межвузовской конференции по современным проблемам физической химии растворов (Ленинград, 1987); Ш Всесоюзном симпозиуме по химии неорганических фторидов (Полевской, 1987); 19 Международной конференции по химии растворов (Лунд, Швеция, 1988); 10 Конференции ИШАК по химической термодинамике (Прага, Чехословакия, 1988); I Всесоюзном совещании по діїфракцжжшм методам в химии (Суздаль, 1988).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 87 работ, в том числе. 49 статвй и главы в двух монографиях.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных итогов работы, списка цитируемой литературы и приложения.
