Введение к работе
Актуальность теш. Большая часть физических, химических и биологических процессов происходит в растворах. Поэтому исследовании растворов всегда уделялось большое внимзние. С развитием- химических и биологических технологий количество процессов, осуществляемых в растворах, значительно увеличилось. И хотя расіяиряется спектр используемых растворителей, вода ж водше растворы остаются наиболее часто используемыми. А это, в свои очередь, вызывает необходимость дальнейших, более глубоких исследований этих растворов. Возрастающий интерес к исследовании водных растворов электролитов в последнее время связан с той ролью, которую они играют в биологических процессах. Несмотря на значительное количество результатов и заметные успехи, общепринятых теоретических представлений, способных объяснить всю совокупность экспериментально установленных закономерностей, к яастоящеїлу времени не предлояено.
Детальную информации как о взаимодействиях частиц, так и о динамике происходящих в растворе процессов жжено получить из исследования сашдиффузии его компонентов. Среди методов исследования диффузии в растворах особое место занимает метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Возможность исследования самодяффузия компонентов раствора без вмешательства во внутреннюю структуру, широкий диапазон измеряекнх коэффициентов самодвф$узии, широкие возмоиности изменения условий эксперимента й простота приготовления образцов делает этот метод наиболее эффективным среди других. При этом совершенствование техника и методики ЯМР эксперимента позволяет получать все новые сеєдєния о характеристиках раствора.
Целью работы является экспериментальное исследование основных закономерностей и особенностей процессов сашддффузии компонентов водных растворов электролитов в вироком температурно-концентраци-онном 'интервале методом ЯМР.
В качестве объектов исследования выбраны водные раствори солей LiC-t, LiJ, Li2S0 , КР, КВг, KJ, CsF и снеси растворов LiC-C с LiJ.
Научная новизна работы обусловлена результатами систематического исследования процессов самодиффузяи компонентов водных растворов электролитов в широком диапазоне концентраций- и теглператур, на основании которых:
1. Показано, что концентрационные зависимости коэффициентов самодиффузии молекул воды в водных растворах электролитов носят
-4.-
экспоненциальный характер.
-
Предложены аналитические выражения, позволяющие в широком температурно-концентрзционном диапазоне описать концентрационные и температурные зависимости коэффициентов самодиффузии молекул воды в растворах электролитов.
-
Разработана молекулярная модель, способная как качественно, так и количественно объяснить экспериментально наблвдаемые закономерности самодиффузии молекул воды в растворах I-1-электро-литов.
Практическая значимость работы.
-
Предложенная методика анализа концентрационных зависимостей позволяет более детально исследовать процессы самодиффузии частиц в растворах.
-
Аналитические выражения для концентрационных и температурных зависимостей коэффициентов самодиффузии молекул воды дают возможность предсказать ряд свойств используемых на практике растворов.
-
Проведенный в работе анализ молекулярно-кинетических и энергетических особенностей гидратации ионов в водных растворах I-1-электролитов и полученные на его основе выводы могут быть использованы при построении "теоретических моделей и организации машинного эксперимента.
-
В процессе работы изготовлен импульсный ЯМР диффузометр с характеристиками, удовлетворяющими современным требованиям. Ряд новых технических и схемных решений может быть использован при разработке ЯМР аппаратуры.
На защиту выносятся следующие основные результаты.
-
Экспериментальные результаты исследования самодиффузий молекул воды и ионов в водных растворах I-1-электролитов при различных концентрациях и температурах.
-
Интерпретация концентрационных зависимостей коэффициентов самодиффузии молекул вода и введенный на ее оснбве критерий разделения растворов на разбавленные и концентрированные.
-
Аналитические выражения для описания концентрационных зависимостей коэффициентов самодиффузии молекул вода в разбавленных и концентрированных растворах.
-
Аналитическое выражение для описания температурных зависимостей коэффициентов самодиффузии молекул воды в разбавленных растворах.
-
Метод разделения ионных вкладов в разбавленных растворах.
6. Молекулярная модель самодаффузии молекул растворителя и аналитическое выражение, связывающее экспериментально определяемые параметры с молекулярными характеристиками -раствора.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на: Всесоюзной конференции "Применение магнитного резонанса в народном хозяйстве" (Казань, 1988г.); Всесоюзном совещании. "Спектроскопия координационных соединений" (Краснодар, 1988г.); Мевдународном семинаре "Теория и практика адсорбции ионообменными полимерами" (Йошкар-Ола, 1992гЛ; Всероссийском совещании "Физико-химические методы исследования структуры и динамики молекулярных систем" (Йошкар-Ола, 1994г.); Всероссийском семинаре "Структура и динамика полимерных систем" (Йошкар-Ола. 1995г.); семинаре кзфедры молекулярной физики КГУ (Казань) и ежегодных научных конференциях МГПИ (Йошкар-Ола).
По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литература. Работа нзлоаена на 150 страницах машинописного текста, содержит 25 рисунков и 14 таблиц. Список литературы включает 128 наименований.
Похожие диссертации на Самодиффузия в водных растворах 1-1-электролитов
