Viii международная конференция "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.)




Скачать 31.31 Kb.
НазваниеViii международная конференция "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.)
страница1/3
Дата04.02.2016
Размер31.31 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ


Одной из наиболее важных задач химии растворов является проблема определения термодинамических характеристик сольватации индивидуальных ионов.

Актуальность данной проблемы определяется широким спектром теоретических и практических задач, при решении которых на первом плане находится информация о свойствах отдельных ионов в растворах. Это: особенности взаимодействий катион-растворитель и анион-растворитель; кинетика и механизм электродных процессов; ионный перенос в гетерогенных (межфазных) процессах; поверхностные свойства растворителей на границе раздела фаз.

Цель работы - определение термодинамических свойств ионов одного вида в воде и смешанных водно-органических растворителях на основе метода вольтовых разностей потенциалов. Достоинство метода в том, что он дает возможность рассчитать поверхностный потенциал раствора, с помощью которого можно перейти от реальных термодинамических характеристик отдельных ионов к химическим.

Научная новизна заключается в том, что впервые: изготовлена и модернизирована установка по определению компенсирующих напряжений вольта-цепей методом Кенрика; получены экспериментальные значения вольтовых разностей потенциалов в растворах иодида и бромида натрия в ряде неводных растворов; с применением концепции реальных термодинамических свойств индивидуальных ионов произведен расчет реальных и химических термодинамических характеристик сольватации ионов брома и иода в смесях воды с органическими растворителями различных классов (этанолом, н-пропанолом, изопропанолом, ацетоном, ацетонитрилом, диметилсульфоксидом, диметилформамидом); выявлены особенности сольватации индивидуальных ионов в зависимости от их природы и структурных особенностей растворителей; определены поверхностные потенциалы исследуемых органических растворителей.

Практическая значимость проведенного исследования и полученных результатов определяется тем, что данные о термодинамических характеристиках сольватации индивидуальных ионов представляют новые сведения для дальнейшего развития теории растворов электролитов. Термодинамические характеристики сольватации индивидуальных ионов представляют интерес для развития различных областей знаний: при разработке химических источников тока, ионообменных равновесий, электролизе, аналитической химии и т.д., то есть там, где необходимо судить о поведении отдельных ионов, а не электролита в целом.

Апробация работы.

Полученные в данной работе экспериментальные и теоретические результаты обсуждались на международных и национальных конференциях:

- VIII Международная конференция "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах" (Иваново, 2001 г.);

- ХIV Международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.);

- I, II и III конференции "Химия и применение неводных растворов" (Иваново, 1986 г.; Харьков, 1989 г.; Иваново, 1993 г.);

- XI Конференция по термодинамике органических соединений (Минск, 1990 г.);

- IV и V Всесоюзные совещания "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах" (Иваново, 1989 г., 1991 г.);

- XIII Конференция по химической термодинамике и калориметрии (Красноярск, 1991 г.).

Личный вклад автора состоит в изготовлении модернизированной установки по определению компенсирующих напряжений вольта-цепей (метод Кенрика), в проведении эксперимента, математической обработке экспериментальных данных и анализе полученных результатов.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 28 печатных работ, из них 17 статей и 11 тезисов докладов на научных конференциях.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 118 страницах; состоит из введения, трех глав с обсуждением результатов, итогов работы, списка использованных литературных источников и приложения; содержит 24 таблицы, 17 рисунков и библиографию из 183 наименований.


ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во введении обоснована актуальность и новизна исследования, сформулирована постановка задачи.

Первая глава состоит из двух разделов. В первом разделе представлены две группы методов определения термодинамических характеристик сольватации индивидуальных ионов в растворах, их критический анализ и сопоставление:

1) методы теоретического расчета термодинамических характеристик сольватации индивидуальных ионов или их составляющих, характеризующих отдельные стадии процесса сольватации;

2) методы разделения на ионные составляющие экспериментально измеренных суммарных характеристик сольватации стехиометрических смесей ионов.

Во втором разделе описаны методы определения термодинамических характеристик пересольватации ионов.

Вторая глава состоит из трех разделов, в которых: рассматривается современная концепция реальных термодинамических свойств индивидуальных ионов (в основе этой концепции лежит учет межфазных потенциалов); представлена схема возникновения вольта-потенциала между незаряженными конденсированными фазами; приведено представление о реальной энергии пересольватации отдельных ионов.

В третьей главе излагаются результаты экспериментальных исследований сольватации ионов брома и иода в смешанных растворителях методом вольтовых разностей потенциалов. В качестве неводного компонента выбраны растворители различных классов [этиловый (EtOH), н-пропиловый (n-PrOH) и изопропиловый (i-PrOH) спирты; ацетонитрил (MeCN), ацетон (Me2CO), диметилсульфоксид (DMSO) и диметилформамид (DMF)].

В настоящей работе для определения значений компенсирующих напряжений вольта-цепей использовался метод вертикальной струи (метод Кенрика).

Методом Кенрика измерены компенсирующие напряжения (V,В) вольта-цепи:

Ag,AgHalNaHal(m),S(Х)газовая фаза0.05m NaHal, H2OAgHal,Ag (а)

Hal - Br, I; m - моляльность электролита в интервале 2.5·10-3 - 5·10-2 моль / кг растворителя; S - смешанный водно-органический растворитель;

Х - мольная доля неводного компонента в смеси. В качестве раствора сравнения использовался раствор NaHal в воде концентрации 0.05 m.

Метод расчета химических первичных эффектов среды индивидуальных ионов основан на использовании значений реальных первичных эффектов среды индивидуальных ионов и величины изменения поверхностного потенциала на границе раздела фаз , которые связаны следующим соотношением:

, (1)

где - химический первичный эффект среды индивидуальных ионов. Из данного уравнения можно рассчитать значения , если известна величина изменения поверхностного потенциала . Эта величина нами определена.

В таблицах 1 - 4 представлены вычисленные из экспериментальных данных по V реальные и химические первичные эффекты среды ионов Br- и I- при 298.15 К в изученных смешанных растворителях.

Как следует из приведенных в таблицах данных, для всех исследуемых систем величины реальных первичных эффектов среды для анионов брома и иода положительны. В случае анионов наблюдается резкое увеличение в области малых добавок органического растворителя, а затем монотонное его увеличение. Такая зависимость объясняется тем, что изменение от состава смешанного растворителя зависит от двух факторов: поверхностного и объемного. Поверхностный фактор учитывает работу переноса иона из газовой фазы в объем раствора через границу раздела фаз, объемный - взаимодействие иона с растворителем в объеме раствора (химический эффект среды).

При малом содержании неводного растворителя изменение происходит, в основном, за счет поверхностного фактора. Наблюдается резкое изменение . Затем, начиная с определенной (для каждого растворителя своей) концентрации неводного компонента, темп изменения значительно


Таблица 1.

Значения реального первичного эффекта среды для Br- при 298.15 К

X

EtOH

n-PrOH

i-PrOh

Me2CO

MeCN

DMSO

DMF

0.00

0

0

0

0

0

0

0

0.08

-

6.81

7.38

8.31

4.52

-

-

0.10

6.71

6.84

7.43

8.34

4.54

6.22

9.57

0.12

6.75

6.88

7.45

8.42

4.63

-

-

0.16

6.78

6.95

7.47

-

4.71

-

-

0.18

-

-

-

8.74

-

-

-

0.20

6.81

6.99

7.48

9.01

4.48

6.56

9.97

0.30

-

-

-

-

5.05

6.97

10.20

0.40

7.14

7.28

7.67

9.67

5.13

7.29

10.62

0.50

-

-

-

-

-

7.54

10.78

0.60

7.58

7.78

7.85

10.07

5.51

7.87

10.89

0.70

-

-

-

-

-

7.98

11.17

0.80

-

-

-

-

-

8.49

11.42

0.90

8.21

-

-

-

-

8.86

11.66



Таблица 2.

Значения реального первичного эффекта среды для I- при 298.15 К

X

EtOH

n-PrOH

i-PrOh

Me2CO

MeCN

DMSO

DMF

0.00

0

0

0

0

0

0

0

0.08

-

7.39

7.61

8.85

5.08

-

-

0.10

7.59

7.45

7.80

8.93

5.14

7.17

10.27

0.12

7.60

7.48

7.95

9.27

5.25

-

-

0.16

7.61

7.57

8.05

-

5.31

-

-

0.18

-

-

-

9.38

-

-

-

0.20

7.62

7.53

8.16

9.51

5.35

7.37

10.47

0.30

-

-

-

-

5.62

6.97

10.20

0.40

8.04

7.66

8.82

10.25

5.70

7.75

10.80

0.50

-

-

-

-

-

7.95

10.98

0.60

8.63

7.97

9.17

11.04

6.19

8.14

11.17

0.70

-

-

-

-

-

8.81

11.39

0.80

-

-

-

-

-

9.08

11.51

0.90

9.76

-

-

-

-

9.34

11.69



Таблица 3

Значения химического первичного эффекта среды для Br- при 298.15 К

X

EtOH

n-PrOH

i-PrOh

Me2CO

MeCN

DMSO

DMF

0.00

0

0

0

0

0

0

0

0.08

-

0.12

0.17

0.57

0.49

-

-

0.10

0.17

0.15

0.20

0.69

0.58

0.11

0.14

0.12

0.21

0.17

0.23

0.79

0.61

-




0.16

0.24

0.22

0.25

-

0.73

-

-

0.18

-

-

-

1.15

-

-

-

0.20

0.26

0.29

0.26

1.29

0.81

0.39

0.47

0.30

-

-

-

-

0.95

0.75

0.71

0.40

0.69

0.92

0.39

1.95

1.16

1.07

1.12

0.50

-

-

-

-

-

1.32

1.29

0.60

1.04

1.09

0.64

2.24

1.43

1.65

1.40

0.70

-

-

-

-

-

1.76

1.68

0.80

-

-

-

-

-

2.27

1.93

0.90

1.67

-

-

-

-

2.64

2.17



Таблица 4.

Значения химического первичного эффекта среды для I- при 298.15 К

X

EtOH

n-PrOH

i-PrOh

Me2CO

MeCN

DMSO

DMF

0.00

0

0

0

0

0

0

0

0.08

-

0.16

0.32

0.85

0.55

-

-

0.10

0.32

0.19

0.34

1.61

0.58

0.37

0.19

0.12

0.33

0.24

0.45

1.12

0.67

-

-

0.16

0.34

0.31

0.58

-

0.76

-

-

0.18

-

-

-

1.38

-

-

-

0.20

0.35

0.36

0.72

1.68

0.82

0.51

0.55

0.30

-

-

-

-

0.99

0.89

0.73

0.40

0.80

1.04

1.36

2.42

1.16

1.15

1.18

0.50

-

-

-

-

-

1.45

1.36

0.60

1.36

1.12

1.71

3.22

1.54

1.84

1.45

0.70

-

-

-

-

-

2.01

1.79

0.80

-

-

-

-

-

2.28

2.09

0.90

2.49

-

-

-

-

2.74

2.27

уменьшается. В этой области концентраций изменение поверхностного потенциала раствора на границе растворгазовая фаза становится постоянным и основное изменение реальных первичных эффектов обусловлено объемным фактором.



Различие в знаках анионов (табл.1,2) и катионов (рис.1) объясняется тем, что при малых добавках неводного растворителя работа выхода анионов (изменение реальной энергии сольватации, взятое с обратным знаком) существенно уменьшается в связи со значительным изменением структуры поверхностного слоя на границе растворгазовая фаза. Поверхностно-активные молекулы органического растворителя, адсорбируясь на поверхности воды, сообщают газовой фазе более отрицательный потенциал. Благодаря этому, образовавшийся двойной слой адсорбированных молекул неводных растворителей препятствует выходу анионов из воды в водно-органический растворитель через границу раздела фаз. Для катионов этот слой способствует выходу этих частиц из раствора.

Химические и реальные эффекты среды существенно различаются по физическому смыслу: измеряются работой переноса одного моля компонента i из стандартного состояния в растворителе сравнения в стандартное состояние в исследуемом растворителе; кроме этой работы переноса, включают работу по преодолению двух межфазных границ, отличающихся межфазными потенциалами.

Как следует из представленных в таблицах 3,4 данных, для всех изученных систем значения положительны и увеличиваются с ростом концентрации неводного компонента. Это говорит о том, что ионы брома и иода лучше сольватированы водой, чем водно-органическим растворителем. Это, отчасти, связано с уменьшением диэлектрической проницаемости водно-органической смеси и, как следствие, уменьшением электростатической составляющей энергии сольватации Гиббса.
  1   2   3

Похожие:

Viii международная конференция \"Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах\" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.) iconInternational banking institute X международная научно-практическая конференция
А43 Актуальные проблемы экономики и новые технологии преподавания (Смирновские чтения): Материалы X международной научно-практической...
Viii международная конференция \"Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах\" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.) iconМеждународная научно-техническая конференция Компьютерное моделирование 2013
Конференция будет проходить 3-5 июля 2013 года в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете
Viii международная конференция \"Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах\" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.) iconМеждународная конференция «Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика», посвященная 90-летию академика Н.
Международная конференция «Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика», посвященная 90-летию...
Viii международная конференция \"Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах\" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.) iconXl международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и утс, 11 15 февраля 2013 г исследование различных типов коаксиальных импульсных плазменных инжекторов В. В. Кузенов
Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и утс, 11 – 15 февраля 2013 г
Viii международная конференция \"Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах\" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.) iconИнформационный бюллетень №1 январь 2013 г
Международная научно-практическая конференция «Государство и общество: проблемы взаимодействия»
Viii международная конференция \"Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах\" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.) iconНаучно-практическая конференция неврологов XIX всероссийская конференция
Санкт-Петербург, гостиница «Холидей Инн – Московские ворота», Московский пр., 97А
Viii международная конференция \"Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах\" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.) iconXiv международная конференция челюстно-лицевых хирургов
Министерства здравоохранения и социального развития России и Ассоциацией стоматологов Санкт-Петербурга
Viii международная конференция \"Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах\" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.) iconШестая международная научная конференция «Инновационное развитие экономики России: региональное разнообразие»
Шестая международная научная конференция «Инновационное развитие экономики России: региональное разнообразие» проходит при финансовой...
Viii международная конференция \"Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах\" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.) iconIi международная межвузовская научно-практическая конференция студентов магистратуры
Актуальные проблемы международного бизнеса и маркетинга. Заседание секции проводится на английском языке
Viii международная конференция \"Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах\" (Иваново, 2001 г.); ХIV международная конференция по химической термодинамике (Санкт-Петербург 2002 г.) iconХх международная научная конференция «Человек и приро-да. Проблемы социоестественной истории» 216
Мотивы присоединения Средней Азии к России: от идеологических до-мыслов и эмоциональных оценок к геополитическому анализу 86
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница