Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Микроволновое излучение в химии солянокислых растворов рутения и его использование для решения химико-аналитических задач Башилов Александр Васильевич

Микроволновое излучение в химии солянокислых растворов рутения и его использование для решения химико-аналитических задач
<
Микроволновое излучение в химии солянокислых растворов рутения и его использование для решения химико-аналитических задач Микроволновое излучение в химии солянокислых растворов рутения и его использование для решения химико-аналитических задач Микроволновое излучение в химии солянокислых растворов рутения и его использование для решения химико-аналитических задач Микроволновое излучение в химии солянокислых растворов рутения и его использование для решения химико-аналитических задач Микроволновое излучение в химии солянокислых растворов рутения и его использование для решения химико-аналитических задач
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Башилов Александр Васильевич. Микроволновое излучение в химии солянокислых растворов рутения и его использование для решения химико-аналитических задач : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.02.- Москва, 2001.- 201 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-2/137-6

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Химия водных растворов при их микроволновом облучении (обзор литературы)

1.1. Воздействие микроволнового излучения на вещество 14

1.1.1. Поглощение микроволновой энергии веществом 14

1.1.2. Микроволновая химия. Подходы к объяснению новых результатов

1.2. Применение микроволнового излучения для ускорения 36

реакций ионов металлов в водных растворах

Глава 2. Состояние рутения(Ш) и (IV) в солянокислых растворах (обзор литературы)

2.1. Рутений(ІУ) в солянокислых растворах 42

2.1.1. Гидратация 43

2.1.2. Восстановление рутения(ГУ) до рутения(Ш)

2.2. Рутений(Ш) в солянокислых растворах 52

2.3. Задачи аналитической химии рутения, для решения 55 которых применение микроволнового излучения может оказаться успешным

Глава 3. Реагенты, аппаратура и техника эксперимента 60

3.1. Исходные растворы 60

3.2. Методика работы 61

3.3. Аппаратура 62

Глава 4. Исследование состояния рутения в солянокислых растворах при их микроволновом облучении

4.1. Влияние мощности и времени облучения 63

4.1.1. Гидратация [Ru2OCli0]4" 72

4.1.2. Дробное микроволновое облучение 74

4.1.3. Деполимеризация [Ru2OClio]4" 78

4.1.4. Восстановление рутения(ГУ) до рутения(Ш) 80

4.2. Влияние концентрации рутения 86

4.3. Превращения рутения при термостатировании 94

4.4. Резюме к главе 4 102

Глава 5. Электромагнитная составляющая микроволнового воздействия и ее роль в интенсификации реакций

5.1. Деструкция органических реагентов при определении рутения

5.2. Гидратация рутения(ІУ) при 20 и 98С 107

5.3. Восстановление рутения(ІУ) до рутения(Ш) в солянокислых водно-спиртовых растворах

5.4. Изучение структуры воды при ее микроволновом облучении

5.5. Подход к выбору направления реакции на основании соотношения вкладов тепловых и нетепловых эффектов

5.6. Резюме к главе 5 142

Глава 6. Аналитическое использование исследованных превращений рутения

6.1. Получение индивидуальных форм рутения в солянокислых растворах

6.2. Спектрофотометрическое определение рутения антраниловой кислотой

6.3. Люминесцентное определение рутения(ІУ) 1,10-фенантролином. Реакционная способность форм рутения в микроволновом поле. Совместное определение рутения и осмия

6.4. Проблема лабилизации и определения нитрозокомплексов рутения

6.5. Резюме к главе 6 170

Выводы 173

Литература 176

Микроволновая химия. Подходы к объяснению новых результатов

С точки зрения квантовой химии, вещество, подвергнутое МБ- облучению, поглощает энергию за счет отмеченных переходов, что увеличивает вращательную составляющую энергии вещества. Возвращение части молекул в исходное невозбужденное состояние, вероятно, приводит к повышению общей кинетической энергии молекул, т.е. происходит перераспределение энергии внутри вещества. Об этом свидетельствует рост температуры облученных материалов [А1].

В зависимости от природы и агрегатного состояния вещества поглощают энергию MB излучения по-разному. Если в газовой фазе плотность молекул-поглотителей мала, в твердой - маловероятно вращение и затруднено перераспределение энергии, в жидкой -подобных затруднений нет. Неудивительно, что, например, вода лучше поглощает MB излучение, чем лед и пар; среди жидкостей поглощение больше у тех, чьи молекулы полярнее [25,26]. Теория диэлектрических потерь [1,27-30] (MB нагрева) заимствована химиками [1,7-9,23-26] у физиков, и как видно из названия, предназначена для описания характера нагрева вещества, прежде всего, в зависимости от его диэлектрических свойств (диэлектрической проницаемости, вязкости, размера и дипольного момента молекул и т.д.). Ее математические модели - эмпирические, большинство из них создано в первой половине XX века [1,25] и основано на том, что в переменном электрическом поле ориентация по полю полярных молекул отстает по фазе от вектора напряженности приложенного поля на угол 5, называемый углом диэлектрических потерь [27,28]. Тангенс этого угла tg5 определяет скорость нагрева облучаемого вещества [9, 31], его в этой связи называют коэффициентом рассеяния (поглощения) волн в веществе:

По уравнению (1), скорость нагрева вещества прямо пропорциональна

среднеквадратичной напряженности электрического поля Е2 , проходящей через вещество и коэффициенту пропорциональности А, включающему в себя, среди прочих факторов, частоту излучения, плотность вещества и т.н. его удельную теплоемкость. Расчет tg5 проводят на основании сложных физических измерений [31]. Сегодня для прогнозирования нагрева веществ при рутинных операциях можно использовать рассчитанные таким образом величины коэффициента рассеяния [32]. Однако как в полярографическом анализе редко прибегают к определению всех составляющих уравнения Ильковича [33], так и химики-аналитики вряд ли воспользуются подобной процедурой: гораздо проще напрямую измерить температуру при помощи термопар, которыми сегодня оснащено большинство MB печей. Это связано и с тем, что у каждого нового объекта, подвергаемого облучению, свой индивидуальный состав и свои, трудно прогнозируемые неаддитивные диэлектрические свойства. Кроме того, те же значения tgo с ростом температуры уменьшаются (например, при частоте 3000 МГц для воды они равны 0.2, 0.11, 0.055 при 15, 45 и 85С, соответственно [32]), а зависимость tg5=f(T) индивидуальна для каждого диэлектрика известных фактах, но и позволять предсказывать новые. Но выйти за границы эмпирики она, к сожалению, не может. Например, для расчета времени релаксации молекул т, за которое и происходит ориентация диполей по вектору напряженности после наложения поля, используют уравнение Дебая [25] т = 4лг3г/кТ, (2) где 4-цг3 - объем молекулы, г - вязкость среды. Очевидно, что считать любую молекулу сферической вряд ли возможно. Совершенно не вписываются в.

Как любая теория, теория диэлектрических потерь должна не только быть основана на модель и молекулы, где вероятно внутримолекулярное вращение; приходится признать, что поведение некоторых жидкостей (прежде всего, изменения температуры при их

Рис.2. Зависимость тангенса диэлектрических потерь от частоты микроволнового излучения. 1 - дистиллированная вода, 2 - 0.1 М NaCl в воде (построено на основании данных [1,28,32]) облучении) трудно описать, не вводя новых и новых приближений. Сложности возникают и при предсказании поведения жидкостей, в которых значимы водородные связи, например, воды и ее растворов. Тем не менее теория диэлектрических потерь позволяет с 50% точностью прогнозировать скорость нагрева большинства жидкостей и даже некоторых двухкомпонентных смесей [9,23-25], объясняет существование резонансного поглощения излучения веществом в MB диапазоне (рис.2) и, что, наверное, самое главное, - механизм нагрева. Главной причиной поглощения микроволнового излучения веществом является способность электрического поля воздействовать на заряды.

Восстановление рутения(ГУ) до рутения(Ш)

Для хлорокомплексов рутения(ІУ) в солянокислых средах характерны не только гидратация, поли- и деполимеризация, но и восстановление до рутения(Ш).

Окислительно-восстановительный потенциал пары [Ru2OClio]4" /[RuH2OCl5]2 (стандартный равен 0.96В) увеличивается, а потенциал кислорода уменьшается при уменьшении концентрации хлорид-ионов и, особенно, ионов гидроксония. Это стабилизирует рутений(Ш)[ 156].

Тихоновым [126] показано, что при длительном кипячении (более 50 ч) 1 103 М растворов комплексов [Ru2OCli0]4" и [RuC ]2" выход рутения(Ш) увеличивается с уменьшением сНС. При cHci 6 М даже 100ч нагревание растворов рутения(ІУ) в запаянных ампулах не приводит к его полному восстановлению.

Продуктами реакций в зависимости от Снсі являются аквахлорокомплексы рутения(Ш) [Ru(H20)6-nCln]3"n [124,144,145]. Скорость реакции восстановления увеличивается с увеличением температуры и концентрации хлорид-ионов [157]. Глубина ее протекания зависит от состава раствора, его температуры и предыстории, концентрации рутения(ІУ). Так, например, в присутствии NaCl восстановление рутения(ІУ) в форме [RuClg]2 не происходит даже при кипячении раствора [126]. Концентрированные растворы хлорокомплексов рутения(ГУ) (cRu=l-10"3M и выше) также весьма устойчивы к восстановлению, причем свежеприготовленные растворы [RuCy " восстанавливаются гораздо быстрее, чем "старые" [125]. Это связано с тем, что в процессе гидратации [RuCl6]2"-aHHOH димеризуется с образованием [RibOClm] , который менее лабилен. Так, свежеприготовленный раствор K2[RuCl6] практически мгновенно восстанавливается до рутения(Ш) в 1, 2 и 12 М НС1. При восстановлении в 12 М НС1 образуется [RuCl6]3", а при более низких концентрациях кислоты - [Ru(H20)Cl3]2" и [Ru(H20)2Cl4]"[156]. По другим данным, при Т=20С за 7 дней, как и при кипячении за 30 мин, свежеприготовленный [RuCl6] " превращается в [Ru202(H20)2Cl6]2 , а восстановления до [RuCl6]3" не происходит [125].

В солянокислых растворах [Ru2OClio]4" тенденция к деполимеризации увеличивается с ростом СНСІ И уменьшается с увеличением cRu. В концентрированной НС1 восстановление [Ru2OClio]4 до рутения(Ш) сопровождается полной деполимеризацией (20С) по схеме [Ru2OCl10]4" + 2Н++ 4 СГ 5± 2[RuCl6]3" + Cl2 + H20 (30) через 7 суток при cRu = 6 мг/л и через 60 суток при cRu = 18 мг/л [117,156,157] и не заканчивается (вместе с деполимеризацией) через 1 год по другим данным [130]. Вероятно, деполимеризация происходит одновременно с восстановлением, а нагревание (до 60-80С) не изменяет характера этих процессов, а только ускоряет их. Иного мнения придерживаются в [126], согласно которому сильная и нелинейная зависимость констант устойчивости солянокислых комплексов рутения(Ш) и (IV) от температуры приводит к существенным изменениям окислительно-восстановительного потенциала системы Ru(IV)/Ru(III) при нагревании.

Рутений(ІУ), существующий в форме [Ru2OClo] ", переходит в рутений(Ш) в более жестких условиях в присутствии избытка таких сильных восстановителей, как Ті(ІГІ), Cr(II), Sn(II) [158]. Но даже в этих условиях реакция протекает медленнее, чем в случае [RuCl6] . При восстановлении K4[Ru2OCl10] в 0.5-1 М НС1 пероксидом водорода образуется [Ru(H20)Cl5] " [122,158]. Там же показано, что его окисление газообразным хлором и пероксидом водорода в 6 М НС1 приводит к образованию не исходного комплекса [Ru2OClio]4", a [RuCl6]2" Методом потенциометрического титрования [Ru2OCl10] " хлоридом титана(Ш) в 0.8 М НС1 со спектрофотометрическим контролем за ходом реакции установлено, что восстановление протекает через довольно устойчивую промежуточную форму - смешанновалентный комплекс, в состав которого входят одновременно рутений(Ш) и рутений(ІУ) [159]: Ru4+—Ru4+ - [Ru4+-Ru3+] - 2 Ru3+ (31)

Максимальная устойчивость промежуточного продукта восстановления наблюдается в 0.2-0.4 М НС1, при сНсі 2М он не образуется, т.к. предшествуящая восстановлению деполимеризация димера не является лимитирующей стадией процесса (31) [122] и вероятен путь (30). При простом смешивании растворов рутения(Ш) и рутения(ІУ) появление такого продукта не наблюдалось. Позднее были измерены спектры поглощения комплекса: в них две полосы поглощения с Я.і 410 нм (е 1.Ы04)и Х2 540 нм(є 3.0-103) [122,123]. Иной механизм восстановления рутения(ГУ) предложен в [125]: Ru20(IV) + 2HV: 2[RuCl6]2- + Н20 (31) 2[RuCl6]2 + 2Н20 2 [Ru(H20)Cl5] + Cl2 (32) Сведения об обратимости восстановительных процессов и условий их протекания весьма противоречивы. По данным [126], растворы рутения(Ш) устойчивы на воздухе даже при нагревании в течение длительного времени. По другим данным [158,159], K2[Ru(H20)Cl5] легко переходит в K4[Ru2OClio] при окислении кислородом воздуха.

В солянокислых растворах рутений(Ш) в зависимости от условий (концентрации соляной кислоты, хлорид-ионов, времени) существует в виде моноядерных хлороаквакомплексов состава [Ru(H20)nCl6.n]"3+n, имеющих октаэдрическую структуру [138,139].

Реакции, протекающие в растворах комплекса [RuCl6]3", в зависимости от концентрации соляной кислоты могут быть описаны схемой (33)-(35) [160], включающей последовательное замещение хлорид-ионов во внутренней координационной сфере атома металла на молекулы воды:

Методика работы

В MB поле (в закрытых системах) реакции гидратации, деполимеризации и восстановления рутения ускоряются в десятки и тысячи раз по сравнению с традиционным нагреванием растворов на кипящей водяной бане и выдерживании этих растворов при комнатной температуре, а характер превращений (соотношения образующихся форм, их выход) в ряде случаев может отличаться.

Можно условно разделить реакции получения доминирующих форм на три группы по способу интенсификации процессов и их времени. Превращения [Ru2OClio]4" в его гидратированные производные возможно в 0,6-4 М HCI как после кипячения растворов, так и их MB облучения за несколько минут (табл.9). Время получения индивидуальной формы [Rude] в 10 М НС1 при MB облучении можно сократить с 9 ч до 15 минут. Наконец, получение растворов, содержащих преимущественно [RuCI6] "(95%), [(RuOH)2(H20)6(OH)2]4+(98%), возможно только под действием MB излучения. Резюмируя результаты превращений рутения(ІУ) в MB поле при максимальной мощности печи W= 1000 Вт (в режиме кратковременного облучения до 5 мин) можно сделать вывод, что в 0.6-2 М НС1 преобладают процессы глубокой гидратации [RuiOClio] до «катионной формы» рутения(ІУ) [(RuOH) 2(Н20) 6(ОН) 2] +, усиливающиеся с уменьшением с на- В 4-6 М НС1 в этих условиях протекает деполимеризация исходной формы без восстановления до рутения(Ш) и образуется [RuCl$] . Существенно то, что при меньшей мощности (500 Вт), хотя и большем времени облучения (до 12 мин) выход указанных формы меньше, зато заметно образование форм восстановленного рутения(Ш). В диапазоне с на 8-Ю М, при MB облучении растворов [Ru2OClioJ время протекания деполимеризации сравнимо с временем восстановления (или индукционный период восстановления меньше, чем в 4-6 М НС1). Это приводит к тому, что уже после облучения 5 мин при W=1000 Вт и 12 мин при W=500 Вт в 8 МНС!рутений(Ш) образуется на 35%, а в 10 МНС1- на 70%. «Дробное облучение» увеличивает выход продуктов восстановления рутения(ІУ) (табл.9). На рис.15 суммированы результаты исследования поведения [Ru2OClio]4 в солянокислых растворах в закрытых системах при W=1000 Вт и кратковременном MB воздействии (до 5 мин). Представлены процессы деполимеризации - (36),(37),(41),(42), гидра- и дегидратации рутения(ІУ) - (38)-(40), рутения(Ш) - (45),(46),(47), восстановления димеров рутения(ІУ) - (41),(42), - мономеров рутения(ІУ) - (43),(44). Знаки равновесия поставлены лишь там, где мы обнаружили, что изменение Сне! и повторное облучение позволяет обратить превращение. Исходная форма рутения(ІУ) - [Ru2OCli0]4" - в рамке.

Состояние рутения(ІП) и рутения(ІУ) в солянокислых растворах в микроволновом поле (закрытые системы, W=1000 Вт, t 5 мин) Сравнивая основанную на данных литературы схему превращений рутения(Ш) и рутения(ІУ) в солянокислых растворах в обычных условиях (рис.6) и основанную на полученных нами результатах схему превращений рутения(Ш) и рутения(ІУ) под действием MB излучения (рис.15), отметим следующее:

Области сНС1 доминирования и, следовательно получения комплексов в MB поле, отличны от традиционных; например, при обычном нагревании [(RuOH)2(H20)6(OH)2r образуется при Снс О.І М (по нашим данным возможно его получение в небольших количествах в 0.6 М НС1 (табл.1)), а при 5-минутном облучении (W=1000 Вт) в 0.6 М НС1 этот комплекс доминирует; то же справедливо и в отношении [RuCl6]2" в 4-6 М НС1.

Большинство превращений рутения(ІУ) в MB поле необратимо и приводит к восстановлению до рутения(Ш) (особенно при t 5 мин), однако при кратковременном облучении (или «дробном облучении» с шагом - 5 мин, W=1000 Вт) возможно получение и растворов индивидуальных комплексов рутения(ІУ) - [(RuOH)2(H20)6(OH)2]4+ и [RuCl6]2-.

Как было показано выше в п.1 главы 4, варьирование режимов облучения и Сна позволяет получать не только формы рутения(ІУ) и рутения(Ш), что невозможно в растворах данного состава при обычном нагревании, но и добиться, чтобы их содержание было больше 90%. Эти эксперименты проводили при постоянной cRu=8-10"5M. Однако известно [117,125,126,156,157], что концентрация рутения влияет на его состояние в растворах. Зачастую в серии анализируемых проб, когда стоит задача лабилизировать формы рутения или перевети в соединение, обладающее богатой аналитической информацией, cRu различна. Поэтому схему превращений аквахлоридных комплексов рутения(ІУ) и рутения(Ш) при их MB облучении следует дополнить данными о зависимости этих превращений от концентрации металла.

Как уже отмечено, говорить о равновесии в солянокислых растворах рутения даже при комнатной температуре можно достаточно условно. Одной из причин этого являются окислительно-восстановительные реакции. С одной стороны, хлорид-ион восстанавливает рутения(ІУ) до рутения(ПІ), в результате чего образуется свободный хлор, например, по реакциям (30) и (32). С другой стороны, рутений(Ш) окисляется кислородом воздуха [158,159], хотя на этот счет известно и другое мнение [126]. Испарение обоих газов, а также хлороводорода, причем зависящее от того, насколько система является открытой, влияет на состав раствора. Вероятно, только в запаянных ампулах при постоянной температуре достижение состояния равновесия возможно, а в реальных ситуациях - нет. Об этом, в частности, свидетельствуют изменения спектров [Ru2OClio] " при комнатной температуре. Только в 2-4 М НС1 равновесие устанавливается после 1 месяца выдерживания, о чем свидетельствует постоянство спектров после этого (рис.9,10, кривые 3,4). В 0.6 М и 6-10 М НС1, в спектрах растворов наблюдаются незначительные изменения, не заканчивающиеся даже через 4 года (рис.8,11-13, кривые 3,4). При обычном нагревании, а тем более MB облучении растворов, о равновесии говорить тем более не корректно, поэтому критерием оценки происходящих в этих условиях процессов превращения можно выбрать время и режим облучения, необходимые для получения индивидуальной формы или состав раствора после одинакового облучения. Мы использовали оба критерия при изучении зависимости превращений рутения от его концентрации.

Деполимеризация [Ru2OClio]4"

Поскольку в изучаемых растворах вода - основной компонент, определяющий превращение энергии MB поля в кинетическую энергию раствора, и известно, что ее молекулы благодаря водородным связям образуют упорядоченную структуру [203-205], то вполне вероятно, что при облучении возможны нарушения этой структуры и даже ее перестройка. Ориентационная поляризация диполей воды, хотя и ответственна, в первую очередь, за рост температуры раствора, специфична именно для воздействия электромагнитных полей на жидкие гомогенные среды и стимулирует вращение диполей. Она способствует деформации или даже разрыву водородных связей, изменяя структуру воды, что, вероятно, может лежать и в основе обнаруженных нетепловых эффектов, о которых мы говорили в этой главе. Однако высказанное нами ранее предположение об изменении структуры воды в MB поле [А1, А7] требует доказательств.

Известно [38], что молекула воды может образовывать четыре водородные связи: две по атому кислорода и две по двум атомам водорода, которые в жидкой воде и составляют пространственную сетку. В отличие от льда, в воде возможны миграции молекулы, сопровождающиеся разрывом части из упомянутых четырех связей. Несмотря на то, что материалы по изучению структуры воды весьма обширны - подробную информацию по теме можно почерпнуть в монографиях [203-206], многие экспериментальные данные, в т.ч. и прямого электронографического и рентгеноструктурного ее исследования, дают возможность их неоднозначной интерпретации. Существует несколько теорий, моделирующих структуру воды, и пока можно лишь говорить о том, какая из них лучше объясняет экспериметальные результаты. В их основе лежат нижеперечисленные принципы [205]. 1. Существование раздельных структур, например, льдоподобньгх и специфических для жидкой воды. 2. Образование каркасных структур с заполнением внутренних полостей, например, одиночными молекулами воды. 3. «Кооперативный характер» водородных связей - существование одновременного разрыва и образования новых связей, т.н. «мерцания». Первый принцип лег в основу двуструктурной модели Бернала-Фаулера, согласно которой вода при атмосферном давлении - это смесь воды структуры льда-тридимита и т.н. тетраэдрически структурированной воды. Не столь популярная модель Попла предполагала у воды единственную структуру - искаженную структуру льда, по которой при переходе от льда к воде связи не рвутся, а изгибаются. Модель молекулярных ассоциатов Эйкена, согласно которой льдоподобные структуры в среднем из 8 молекул «плавают» среди мономерных молекул, основана на первом и третьем принципе. Причем, согласно [99], воду в присутствии неорганических примесей в электромагнитном поле описывает именно эта модель.

Новый подход - заполнения пустот в размытой структуре льда предложен в 40-х годах Самойловым. Его развитие, касающееся прежде всего самой каркасной ажурной структуры, нашло продолжение в клатратной (аналогично клатратам газов) модели Полинга: в полостях многогранников, например, додекаэдра располагаются свободные молекулы воды. Однако модель заполнения пустот Самойлова лучше описывает экспериментальные данные, что доказано Дэнфордом и Леви.

Позднее, возражая против заполнения пустот, Фрэнк и Вин предложили свою кластерную модель, по которой льдоподобные осколки - «айсберги» находятся в плотноупакованной массе свободных от водородных связей молекул воды. Причем из-за «кооперативного характера» водородных связей кластеры постоянно перестраиваются и их расположение весьма хаотично. Немети и Шерага и Дэвис и Литовиц показали, что плотноупакованная вода все-таки обладает водородными связями и их количество уменьшается с ростом температуры.

Ни одна из перечисленных теорий не признана единственно верной, но все они едины в том, что в воде даже при комнатной температуре существуют энергетические флуктуации, сопровождающиеся перестройкой структуры. Следовательно MB излучение, не обладающее энергией, необходимой для разрыва водородных связей, может лабилизировать перестройки структуры. Это еще более вероятно, если учитывать предположение Попла (на это указывал и Самойлов), что в воде возможно самопроизвольное изгибание водородных связей. Существенно и то, что с ростом температуры ажурные льдоподобные структуры заменяются на плотноупакованные. Поэтому при изучении изменений структуры в электромагнитном поле следует учитывать и влияние температуры.

В исследованных нами в главах 5 и б растворах структура воды изменена, прежде всего, благодаря сольватационным ион-дипольным взаимодействиям ионов неорганической природы с молекулами воды [203,204]. Известно, что такие ионы, как К+, Rb , Cs , СГ, Br", Г, ОН", обладающие небольшой плотностью заряда, разрыхляют структуру воды (т.н. ионы с отрицательной гидратацией), понижая ее плотность и вязкость, a Li+, Na+, F", SO42", СО32", Mg2+, с более высокой плотностью заряда, уплотняют ее (ионы с положительной гидратацией). Бернал и Фаулер сравнили влияние ионов на структуру воды с изменением температуры: введение ионов с отрицательной гидратацией сравнимо с повышением температуры, а ионов с положительной гидратацией - с ее понижением. Однако в разбавленных растворах солей ( 10"3М) ионы с малой плотностью заряда тоже обладают положительной гидратацией, этот же эффект наблюдали и при достижении определенных температур и давлений.. Вне зависимости от типа ионы перестраивают структуру воды, причем, по сложившемуся мнению [207], существуют ближняя и дальняя гидратация (сольватация) ионов, вне областей которых структура воды практически не меняется: первая (с более высокими энергиями взамодействия) определяет химическую активность ионов и массоперенос, она приводит к потере молекулами воды трансляционной степени свободы, в результате чего они находятся в состоянии обменного равновесия только с ближайшими соседями, во второй трансляционное движение молекул воды сохраняется, но существует некоторая их упорядоченность, определяемая ионом.

Изучение воздействия MB излучения на структуру воды представляет определенную сложность, поскольку известно, что координационное число металлов и, следовательно, структура раствора (реакционная способность иона), увеличивается при повышении температуры [208], а при повышении давления структура воды разрушается [209]. Тем не менее известен ряд работ [210-215], в которых воду и солевые растворы подвергали электромагнитному облучению (слабыми полями с частотами 10"2-200Гц [210-214] и MB полем - 900-2450 МГц [214-215]), через несколько часов после прекращения облучения измеряли их характеристики, обусловленные, по мнению авторов, изменением структуры жидкости. Как и в [99], авторы полагают, что работы не получили должного признания, поскольку на полученные результаты могут оказывать влияние примеси, в т.ч. растворенные соли и парамагнитные газы (в отличие от диамагнитной воды).

Похожие диссертации на Микроволновое излучение в химии солянокислых растворов рутения и его использование для решения химико-аналитических задач