Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Теоретические аспекты использования гидроминерального сырья.

Воронина Е. Ю., Зелинская Е. В.,

5.1.4. Исследование структуры воды

Ионы искажают структуру воды, что обусловлено различием харак­тера взаимодействия ионов с молекулами воды, с одной стороны, и молекул воды между собой, с другой стороны.  Авторами работ [51-53]  было определено, что при исследовании  микроструктуры растворов электролитов важно разделить влияние анионов и катионов на структуру раствора.  Однако  это труднейшая задача. Исследования релаксации ядер ионов Li⁺ и Na⁺ в растворах лёгкой и тяжеловодородной воды показали различный характер температурной зависимости Т^-1 ядер Li⁷ и Na²³. Скорость релаксации ядер Na²³ плавно уменьшается с ростом температуры, в то время как для ядер Li⁷ видны чётко выраженные изгибы в случае умеренных  концентраций для области 25-30°С. Такое отличие можно объяснить координационными числами ионов Na⁺ и Li⁺. Гидратный комплекс около иона лития состоит из четырёх молекул воды и хорошо вписывается в подобную структуру воды. Напротив, гидратная оболочка  ионов натрия резко нарушает структуру воды и состоит из двух слоёв (шести молекул, сильно связанных с ионом, и двенадцати молекул переходного слоя).

Координационные числа ионов в водных растворах возрастают, например от иона Мg²⁺ к иону Ва²⁺. Между тем энергия гидратации этих ионов, как известно, от Мg²⁺ к Ва²⁺ убывает. Этим подчерки­вается существенное различие между определяемыми координационными числами ионов и так называемыми гидратационными числами. Однако поверхностная плотность расположения молекул воды в первом координационном слое ионов (ρ') от иона Мg²⁺ к иону Ва²⁺   убыва­ет, оставаясь больше ρ'_H2O, что и следовало ожидать, так как ионы Мg²⁺, Са²⁺, Sг²⁺ и Ва²⁺ гидратирующиеся.

А.Ф. Скрышевским была показана возможность ис­следования структуры бинарных жидких растворов мето­дом интегрального анализа кривых интенсивности рассея­ния рентгеновских лучей. Он показал, что ближняя упорядоченность в концентрированных водных растворах электролитов сходна с упорядоченностью, свойственной структуре соответствующих кристаллогидратов. Структурная неоднородность характерна для сравнительно низких температур, а при повышенных температурах может вообще не наблюдаться.

При исследовании зависи­мости от температуры интенсивности рассеяния рентге­новских лучей растворами NаСl и LiСl (состав, близкий к эвтектическому) [54] при низких температурах у этих растворов наблюдается восстановление второго макси­мума кривой интенсивности рассеяния водой, при комнатных температурах едва заметного. Это может быть объяснено появлением при низких тем­пературах неоднородностей концентрации раствора, причем области, обогащенные водой, приобретают структуру воды.