Автореферат (1150100)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТНа правах рукописиКУЗНЕЦОВАЗинаида ГеннадьевнаХАРАКТЕРИСТИКИ ЛОКАЛЬНЫХ СТРУКТУР ВОДНЫХ ИНЕВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ПО ДАННЫМ ОБАКТИВНОСТИ РАСТВОРИТЕЛЯСпециальность 02.00.04 – физическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт-Петербург2014Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургском государственномуниверситете»Научный руководитель:Пендин Андрей Анатольевичдоктор химических наук, профессор, ФГБОУ ВПО«Санкт-Петербургский государственныйуниверситет»Официальные оппоненты: Слободов Александр Арсеньевичдоктор химических наук, профессор, ФГБОУ ВПО«Санкт-Петербургский государственныйтехнологический институт (техническийуниверситет)»Лобачёва Ольга Леонидовнакандидат химических наук, доцент, ФГБОУ ВПО«Национальный минерально-сырьевой университет«Горный»Ведущая организация:ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургскийгосударственный политехнический университет»Защита диссертации состоится «___» ____________2014 г.

в ___ часов назаседании совета Д-212.232.40 по защите докторских и кандидатскихдиссертаций при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственныйуниверситет», по адресу: 199004, Санкт-Петербург, Средний проспект В.О., д.41/43, БХА.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. А.

М. ГорькогоСПбГУ по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9.Автореферат размещен на сайте www.spbu.ru.Автореферат разослан «___» _____________ 2014г.Ученый секретарьдиссертационного совета,кандидат химических наук,доцентН. Г. СуходоловАктуальность научной работы. В настоящее время не существует теории,применимой в любых концентрационных областях от предельно разбавленных донасыщенных растворов. Затруднения вызывает описание взаимодействий междукомпонентами в растворе. На макроуровне система - однородная и находится вравновесии. С развитием инструментальных методов исследования стало ясно, что намикроуровне раствор обладает определенными локальными характеристиками,которые зависят от вида компонентов, их концентрации и внешних условий:температуры и давления.На сегодняшний день накоплен большой экспериментальный материал.Имеются достоверные базы данных величин активности, коэффициентов активностии осмотических коэффициентов электролитов, полученные изопиестическим методомили путем измерения ЭДС гальванических элементов.

Спектральными методамиустановлено существование локальных структур в растворах, объясняемоепроцессами сольватации растворенного вещества или его ассоциации. Наличиеструктуры, как следствие взаимодействия между компонентами в растворе, являетсяпричиной возникновения положительных или отрицательных отклонений реальныхрастворов от идеальных. Проблемы избирательности сольватации и описаниялокальных характеристик в концентрированных растворах электролитов стоятособенно остро. Еще более они усложняются при переходе от бинарных систем ктрехкомпонентным и многокомпонентным системам.Развитие ЭВМ сильно повлияло на идеологию описания свойств растворовэлектролитов.

С помощью компьютерного эксперимента, опираясь на аппаратклассической термодинамики и значения коэффициентов активности, результатыстатистической механики и спектральные исследования, создаются разнообразныемодели описания раствора. Из существующих вариантов моделей описаниялокальных характеристик растворов электролитов каждая имеет недостатки в той илииной области, которые зачастую признаются самими авторами.Термодинамическое описание растворов развивается с использованием понятияактивности компонента раствора, через коэффициент активности отражающееотклонения реального раствора от идеального. В данный момент по широкому кругубинарных систем экспериментальные данные позволяют рассчитать активность вовсем концентрационном диапазоне раствора.

Получение характеристик локальныхструктур раствора из данных по активности растворителя, с помощью примененияконцепции сольватационных избытков, является актуальным, логическиобоснованным развитием феноменологической теории.Цель работы. Из экспериментальных данных об активности растворителя припостоянных температуре и давлении, данных состава раствора во всемконцентрационном диапазоне с помощью расчета величины сольватационногоизбытка (СИ) можно охарактеризовать микроструктуру раствора и интерпретировать3особенности диаграмм растворимости. Целью данной работы является дальнейшееразвитие применения концепции сольватационных избытков к водным и неводнымрастворам электролитов, расчет СИ для бинарных систем 2:2, 3:1 и 1:3, 4:1 водныхрастворов электролитов и 1:1 электролитов в неводных растворителях.

Описаниевлияния процессов гидратации и комплексообразования на растворимостьтрёхкомпонентных систем с общим ионом 2:1 и 1:1 электролитов.В связи с этим были поставлены следующие задачи:1.Для определения локальных характеристик водных и неводных растворов поданным об активности растворителя провести адаптацию используемых ранееметодик и алгоритмов расчета СИ. Интерпретировать полученные значения исопоставить их с результатами других методов.2.В рамках концепции СИ определить доминирующую форму растворенноговещества в растворе методом перебора всех возможных базовых структурных единицвплоть до представления электролита как одной возмущающей растворитель частицы.3.Описать влияние процессов как ионной ассоциации, так и гидратации ионов ипродуктов их ассоциации для бинарных систем многозарядных электролитов исходяиз значений СИ при разном выборе структурных единиц, составляющих раствор.4.Изучить особенности диаграмм растворимости трехкомпонентных растворовэлектролитов с общим ионом в области гомогенности растворов путем применения кним концепции СИ и экспериментальным данным по положению изоактиват двухкомпонентов раствора.5.Провести расчет величин СИ для растворов 1:1 электролитов в бинарныхневодных системах с различной диэлектрической проницаемостью.Научная новизна.

Определение локальных характеристик водных и неводныхрастворов электролитов по данным активности растворителя с применениемконцепции СИ проведено впервые для выбранных бинарных и тройных систем.Концепция СИ позволяет проводить количественную оценку процессовгомоассоциации и гетероассоциации в растворе и дает хорошую согласованностьрезультатов при описании характеристик локальных структур растворов в областивысоких концентраций.Теоретическая и практическая значимость работы. Настоящая работа будетспособствовать развитию концепции СИ как подходу для описания распределенияионных подсистем по матрице растворителя в растворах электролитов. Полученныерезультаты для исследованных бинарных и тройных систем могут служитьдополнением в описании их физико-химических свойств и быть интереснымиисследователям, применяющих эти системы в других областях знаний.

Материалы,приведенные в работе, могут использоваться при создании учебного пособия оконцепции СИ и освещаться в лекционном курсе для специальностей: физическаяхимия, электрохимия и неорганическая химия.4Методология и методы исследования. Теоритической основой исследованияявляются основные соотношения концепции СИ. Расчет и математическая обработказначений, построение зависимостей, установлении корреляции между величинамивыполнено при использовании компьютерных программ: MS Excel, OriginPro 9.0,MathLab Pro.

Интерпретация полученных результатов проводилась путемсопоставления с результатами других методов, опубликованных в литературе,соответствующей тематике работы.Основные положения, выносимые на защиту: Методология расчета локальных структур из данных по активностирастворителя и применение подхода для расчетов СИ с перебором всех возможныхбазовых структурных единиц раствора. Определение области (концентрированные растворы), когда электролитможно рассматривать как одну возмущающую растворитель частицу. Предложение замены чисел сольватации (гидратации) на понятиесольватационный избыток растворителя как более адекватно описывающего какобласть концентрированных, так и область разбавленных растворов. Согласование понятия ионной ассоциации, выражаемой в величинахсольватационных избытков со степенью образования комплексов для областей низкихи средних концентраций растворов. Установление связи формы диаграмм растворимости с химическимвзаимодействием между компонентами раствора для тройных систем с общим иономна основе значений СИ в области гомогенности раствора.Личный вклад автора заключается в постановке задач, проведении расчетоввеличин сольватационных избытков, интерпретации и обобщении полученныхрезультатов, формулировке выводов.

Научные публикации в соавторстве написанынепосредственно автором. Доклады на конференциях подготовлены им лично.Степень достоверности результатов с точностью до погрешности расчетовопределяется надежностью исходных литературных данных величин активностирастворителя и коэффициентов активности растворенного вещества в растворе.Полученные результаты не противоречат ранее известным фактам о поведенииизучаемых объектов, а логично дополняют их.Апробация работы. Результаты исследования были представлены в видедокладов на русском и английском языках на конференциях:1.Chemistry Conference for Young Scientists 2014, Blankenberge, Belgium2.Третья Всероссийская научная конференция «Успехи синтеза икомплексообразования», 2014, Москва, Российская Федерация.Публикации: Основное содержание диссертации опубликовано в 2 статьях и в 2тезисах докладов, список которых приведен в конце автореферата.Структура работы: Диссертация состоит из введения, обзора литературы (15глава), расчетной части величин СИ для выбранных систем и их обсуждения (3главы), выводов, списка литературы и трех приложений.

Работа изложена на 178страницах, содержит 37 рисунков, 5 таблиц в тексте, список цитируемой литературывключает 78 наименований.Основное содержание работыВо введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы целии задачи работы, основные положения, выносимые на защиту, научная новизна ипрактическая значимость.Глава 1 представляет собой обзор литературы, посвященный существующейтеории описания растворов электролитов.

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.

Список файлов диссертации