Автореферат (1150071)
Текст из файла
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиДавидьянАнна ГенриковнаСтроение водных растворов перхлоратовметаллов I-III групп Периодической системыД.И. Менделеева.Специальность 02.00.01 – неорганическая химияАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт-Петербург2014Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего профессионального образования«Санкт-Петербургский государственный университет»Научный руководитель:доктор химических наук, профессорХрипун Мария Кирилловнакафедра общей и неорганической химииФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургскийгосударственный университет»Официальные оппоненты:доктор химических наук, профессорПак Вячеслав Николаевичкафедра физической и аналитической химииФГБОУ ВПО «Российский государственныйпедагогическийуниверситетим.А.И.
Герцена»доктор химических наук, профессорДемидов Александр Ивановичкафедрафизико-химииитехнологиймикросистемной техники ФГАОУ ВО«Санкт-Петербургскийгосударственныйполитехнический университет»Ведущая организацияФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургскийгосударственный технологический институт(технический университет)»Защита состоится 18 декабря 2014 года в 1700 часов на заседании диссертационногосовета Д 212.232.41 при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:199004, Санкт-Петербург, Средний пр. В.О., д.41/43.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. А.М. Горького поадресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб.,7/9 и на сайте www.spbu.ruАвтореферат разосланУченый секретарьдиссертационного совета,доктор химических наукМ.Д.
Бальмаков2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Изучение строения водных растворов электролитов являетсяодной из важнейших задач, стоящих перед современной химией. Понимание процессов,происходящих в водных растворах, имеет большое значение для развития биохимии,медицины, сельского хозяйства, гидрометаллургии, геохимии.
С развитием учения орастворах электролитов открывается неполнота наших представлений о растворе как набореакватированных ионов, сольватноразделенных и контактных ионных пар. Изучениеособенностей взаимодействия компонентов в растворах в области высоких концентраций, спозиции феноменологической модели строения водных растворов электролитов, уточняетустоявшиеся представления о строении водных растворов.Цель работы. Изучение строения водных растворов перхлоратов металлов I - IIIгрупп Периодической системы (ПС): установление закономерностей и особенностейформирования структуры растворов, в зависимости от химической природы ионов иконцентрации растворенного вещества с позиции феноменологической модели строенияводных растворов электролитов.Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:1.Разработать новый подход к исследованию строения водных растворовэлектролитов.2.Применить хемометрический анализ к результатам спектроскопии длявыявления неочевидных закономерностей, содержащихся в массиве экспериментальныхданных.3.Определить неизвестные до настоящего времени структуры кристаллогидратовперхлоратов металлов, кристаллизующихся из насыщенных растворов при 25 °С.4.Установитьсоответствиемеждуструктурамитвердойфазыисиботактическими группами в насыщенном растворе.5.Выявить роль природы катиона в процессах формирования сиботактическихгрупп в растворах перхлоратов.Научная новизна.1.Получены политермы растворимости 6 систем (перхлораты металлов IIIгруппы ПС).2.Определены структуры Al(ClO 4 )3 ·9H2 O, Ga(ClO4 )3 ·9H2 O, Sc(ClO4 )3 ·9H2 O,Ca(ClO 4 )2 ·4H2 O методом рентгеноструктурного анализа монокристаллов.3.В рамках развиваемого подхода для изучения водных растворов перхлоратовметаллов I-III групп ПС в широкой области концентраций применены методы БИК, НПВО иКР спектроскопии с использованием хемометрического анализа спектральных данных.4.Рассчитаны спектры и концентрационные профили форм воды и ионов ClO4 -,интерпретированные с позиций феноменологической модели строения водных растворовэлектролитов, установлена дифференциация БИК спектров водных растворов исследуемыхперхлоратов на диаграмме PCA по характеру взаимодействия катион-вода.5.Установлена эволюция состояния иона ClO 4 - в бинарных водных системах взависимости от концентрации.Теоретическая и практическая значимость работы.1.
Работа имеет фундаментальную направленность и ориентирована на развитие,совершенствование модельных преставлений о строении водных растворов электролитов, напоиск и обоснование закономерностей формирования структуры растворов.2. Исследование структурных зон в растворе, включая последовательные структурныеизменения в нем с изменением концентрации растворенного вещества, имеет большоезначение для разработки методов извлечения ценных компонентов из рассолов.3.
На основе данных о строении водных растворов электролитов возможно созданиеэкологически безопасных хладагентов нового поколения, которым не свойственны озоновый3и парниковый эффекты. Водные растворы электролитов (потенциальные экологическибезопасные хладагенты) могут использоваться индивидуально, а также при смешении, еслитаким образом достигаются оптимально выгодные термодинамические характеристики.4. Знание структуры водных растворов перхлоратов при различных концентрациях итемпературах важно при разработке методов извлечения воды. Устойчивость, высокаярастворимость,способностькобразованиюмноговодныхкристаллогидратов,низкозамерзающих растворов и поглощению паров воды, – все это делает соли хлорнойкислоты важным элементом в изучении геологической и водной истории Марса.На защиту выносятся следующие положения: Интерпретация результатов хемометрического анализа спектральных данных спозиции феноменологической модели строения водных растворов электролитов. Состав, структура сиботактических групп в растворе и их трансформация по мереизменения концентрации раствора. Положение о появлении новых функций ClO4 - иона при переходе от разбавленныхрастворов к концентрированным, в зависимости от природы катиона. Дифференциация БИК спектров водных растворов исследуемых перхлоратов надиаграмме PCA по характеру связи катион-вода.Апробация работы.Результаты работы доложены на 9 конференциях: V Всероссийская конференциястудентов и аспирантов «Химия в современном мире» (г.
Санкт-Петербург, 2011); VIконференция молодых ученых «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазныхсистем» (г. Иваново, 2011); International student conference «Science and Progress». DAAD. (St.Petersburg, 2011); International Student Conference «Science and Progress». DAAD. (St.Petersburg, 2012); II Russian-Mexican workshop «Nanoparticles, Nanomaterials andNanoprocessing» (Ensenada, Mexico, 2012); VI Всероссийская конференция молодых ученых,аспирантов и студентов с международным участием «Менделеев 2012» (Санкт-Петербург,2012); 3rd Russian-Mexican workshop «Nanoparticles, Nanomaterials and Nanoprocessing» (St.Petersburg, 2013); Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодыхучёных «Ломоносов-2013» (Москва, 2013); ISSP 16 – International Symposium on SolubilityPhenomena and Related Equilibrium Processes.
(Karlsruhe, Germany, 2014).Публикации.По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, из них 7 статей и 11тезисов докладов.Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы (всего 152наименования). Диссертационная работа написана на 153 страницах, снабжена 15 таблицамии 74 рисунками.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВведение. Приводится обоснование актуальности исследования строения водныхрастворов электролитов.Глава 1. Литературный обзор. Представлены литературные данные о структуреводных систем, приведено описание феноменологической модели строения водныхрастворов электролитов и результаты исследования растворов методами дифракциирентгеновских лучей и колебательной спектроскопии.Глава 2.
Экспериментальная часть. Объекты и методы.2.1. Синтез солей, приготовление и анализ растворов. Описаны способы синтезасолей, а также приготовление и анализ растворов. Основными объектами исследованияявляются системы M(ClO 4 )n –H2 O, M=Li, Na, Ca, Sr, Ba, Mg, Zn, Cd, Al, Ga, In, Sc, Y, La. Дляустановления влияния природы аниона на структурные характеристики раствора4дополнительно изучены системы M′Xn –H2 O, M′=Li, Na, X=Cl-, NO3 -, SO 4 2-. Концентрациясолей варьировалась от 0,1 моль/л до насыщения.2.2. Методы экспериментального исследования и способы обработки полученныхданных.
Криоскопия демонстрирует эволюцию структуры раствора по мере измененияконцентрации на макроуровне и является основой для применения феноменологическоймодели. Колебательная спектроскопия описывает состояние частиц в растворе намикроуровне (БИК – ближняя ИК-спектроскопия первого обертона валентного колебанияОН воды; НПВО – спектроскопия нарушенного полного внутреннего отражения в среднейИК-области; КР – спектроскопия комбинационного рассеяния света).
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
