Введение к работе
Актуальность темы. Успесная разработка новых технологических процессов тесно связана с уровнем наших знаний о процессах переноса в жидких средах в широком интервале температур, давлений и составов. Актуальность таких исследований возрастает в последние годы в связи с необходимостью установления взаимосвязи между состоянием ион-молекулярных форм в растворе и процессами их электро-, массопереноса и переноса количества движения в неводных и многокомпонентных системах. В настоящее время отсутствуют строгие теоретические возможности прогнозирования вязкостного поведения жидкостей в широком интервале параметров состояния. Не получили однозначной теоретической интерпретации зависимости вязкости растворов от их концентрации, температуры, давления вследствие недостаточности сведений о влиянии межмолекулярных взаимодействий на характер процессов переноса. Вместе с тем, вязкость во многих случаях является определяющим фактором в процессах поступательной и вращательной риффузии, она существенно влияет на молекулярную и ионную подвижность, кинетическую сольватация. От величины вязкости зависит скорость, а иногда и механизм реакций в растворах. Общеизвестно влияние вязкости на быстрые диффузионно-кон-тролируемые химические реакции. Однако в последние годы в этой области получен ряд новых результатов, существенно дополняадих,
0 в некоторых случаях и меняющих сложившиеся представления. Тая,
например, экспериментально обнаружено влияние вязкости среды да
же на ряд внутримолекулярных процессов, которые не могут контро
лироваться ни вращательной, ни поступательной подвижностью (спи
новой обмен, перенос электрона, протона в неполярных средах и
др.), что по-новому заставляет подойти к взаимосвязи вязкости
среды и скорости химических превращений.
Из сказанного с логической неизбезностьй-вытекает вывод о важности и необходимости изучения внутреннего трения при исследовании процессов, протекающих в жидких средах. Исследования целенаправленного, системного характера, опиравшиеся на обобщение больвого по объему экспериментального материала по вязкости жидких систем различной химической природи являются актуальными.
1 іменно такой подход ведет к выявлению общих закономерностей
изменения вязкости при изменении состава раствора и параметров
состояния системы, что может служить основой как для развитая
трогой теории, так и для решения прикладных задач.
2.
Цель работы. Во-первых, основной задачей данного исследования являлось изучение в широком интервале параметров состояния и составов вязкостных и объемных свойств большого числа жидких систем различной химической природы от сжиженных газов до жидких металлов, включая алкаш, непредельные и ароматические углеводороды, галоген-, jvf -, *J -содержащие соединения, спирты, кетони, э$ири, а также бинарные смеси с различным типом межмолекулярного взаимодействия с целью выявления общих закономерностей влияния Т, Р и состава на характеристики вязкого, течения.
Во-вторых, на основе использования установленных закономерностей важной задачей исследования являлось изучение концентрационной зависимости вязкостных и объемных свойств водных растворов галогенидов щелочных металлов и проведение прецизионных вискози-метрических, акустических и.денсиметрических измерений в растворах гексафторарсената лития в пропиленкарбонате и Jf-бутиролак-тоне в интервалах температур от 283 до 313 К и концентраций от О до 1т с целью изучения особенностей поведения этих систем, определения чисел сольватации Li flsF^ и установления объемных эффектов температурной зависимости вязкости растворов 1:1 электролитов в не водных средах.
Научная новизна. В работе впервые:
широко применен метод рациональных параметров Афанасьева-Крес-това для установления новых количественных закономерностей между объемными и вязкостными свойствами жидких систем;
установлено, что изменения молекулярной вязкости широкого круга жидких систем с различным типом межчастичных взаимодействий при изменении параметров состояния подчиняются единым баконо-ыврностям;
получено простое уравнение взаимосвязи между молярной текучестью и молярным объемом жидкостей на основе использования теории свободного объема. Показана возможность его использования в широком интервале параметров состояния: для прогнозирования вязкостных свойств жидких систем;
показано, что применение двухструктурной модели строения воде яеляєтся достаточным приближением для описания температурной зависимости молярной вязкости жидкой воды;
получено уравнение для описания температурной зависимости вязкости ряда жидких металлов от точки плавления до точки кипения;
получены прецизионные значения плотности, вязкости, и скорости
3.
распространения ультразвука в рьстворах гексьфторьрсената лития в пропиленкарбонате и jf-бутігролактоне в кироком интервале концентраций и температур;
определены числа сольватации электролита LiЯьг», в ПК и jf-БЛ ультразвуковим методом;
показано, что переход от динамической вязкости к ее молярному аналогу приводит к устранению эффекта "отрицательной" вязкости в. водных растворах галогенидов щелочных металлов.
Практическая значимость. Установленные закономерности и теоретические выводы вносят вклад в теории процессов переноса в жидкостях, позволяют прогнозировать их поведение при течении в широком интервале параметров состояния. Развитый в данной работе подход позволяет определять вязкостные характеристики хидких металлов при высоких температурах из данных вблизи температуры плавления. Полученные экспериментальные результаты, проведенный анализ влияния природы растворителей на физико-химические свойства (ті , р , Ц ) растворов электролита ЫДбЯ* представляют существенный интерес при разработке высокоэффективных электролитных систем химических источников тока на основе наводных растворителей. Высокая точность и надежность полученных экспериментальных данных позволяет использовать их в качестве справочного материала.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях ИХТИ, ИеіУ (1984-1985г.); УІ Менделеевской дискуссии "Результаты эксперимента и их обсуждение на молекулярном уровне", Харьков (1983г.); УІ Всесоюзном совещании по физико-химическому анализу, Киев (1983г.); Ш Всесоюзном* сбвещании "Проблемы сольватации и комплексообраэова-ния в растворах", Иваново (1984г.); У Всесоюзном совещании по химии неводных растворов неорганических и комплексных соединений, Ростов-на-Дону (1985г.); I Всесоюзной конференции "Химия и применение неводных растворов", Иваново |І986г.); Ш Российской конференции "Химия и применение неводных растворов", Иваново (1993г.).
По теме диссертации опубликовано 22 работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из разделов: введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, итогов работы, списка цитируемой литературы, приложения.