Особенности растворимости газов в воде и структура воды

ОСОБЕННОСТИ РАСТВОРИМОСТИ ГАЗОВ В ВОДЕ И СТРУКТУРА ВОДЫ [c.161]

Избежать осложняющего интерпретацию учета уравнений (54) и (55) можно в случае, если молекула Ь обладает сферической симметрией поля. Этому условию идеально удовлетворяют только атомы благородных газов. Простота молекулярного строения обеспечивает также возможность применения теорий, справедливых для простых объектов. Поэтому изучение растворимости аргона давно стало инструментом познания или по крайней мере сравнения свойств различных растворителей. Наиболее обширный материал накоплен в этой области фундаментальными исследованиями Г.А. Крестова и его школы. Важнейший с позиций рассматриваемого здесь вопроса результат этих исследований состоит в обнаружении минимума на температурной зависимости растворимости аргона в ряде многоатомных спиртов [59], известного и для растворов аргона в воде. Авторы [59] заключили, что условием минимума растворимости является не особенность структуры воды, а наличие у, нее пространственной сетки водородных связей, имеющейся также и в исследованных ими спиртах, структура которых, конечно, не аналогична структуре воды. Таким образом, если считать, что особенность водных растворов связана с гидрофобными эффектами, то можно сделать вывод, что в спиртовых растворах обнаружены сольвофобные эффекты. Интерпретация растворимости аргона в бинарных растворах 8 + Ь в целом сложнее из-за необходимости учитывать не только взаимодействие Аг—Аг, но и взаимодействие Аг—Ь, и понимая необходимость усреднения по ориентациям Ь, тем не менее из ее изучения оказывается возможным получить выводы. [c.89]

Структурные особенности водных растворов одноатомных спиртов при различных температурах изучались в нашей лаборатории также методом растворимости благородных газов в указанных растворителях [82, стр. 131 267, стр. 659 426—429]. Эти исследования полностью подтвердили рассмотренные выше представления о их структуре. Влияние добавок электролитов в водных растворах одноатомных спиртов является довольно сложным и будет обсуждено специально. Зависимость структуры воды и спирта в водных растворах одноатомных спиртов от различных факторов аналогична таковой для индивидуальных растворителей. [c.172]

Представляет интерес распространение предложенного метода изучения структуры на смешанные растворители. С этой целью на основании выполненных в нашей лаборатории исследований по определению растворимости благородных газов в водно-органических растворителях при различных температурах [82, стр. 131 267, стр. 659 296, стр. 25 38 426—429, 435, 436, 480—483] найдены А раств и ASa- Численные значения ASa Для восьми систем в зависимости от концентрации добавок неэлектролита к воде и температуры приведены на рис. V.5. Характер зависимостей этих величин от указанных факторов позволяет судить о структурных особенностях смешанных растворителей. В некоторых случаях небольшие добавки неэлектролитов не изменяют ASa- Это связано с тем, что в данных областях сохраняется структура воды и имеюш,ихся пустот достаточно для внедрения атомов благородного газа. Указанный эффект особенно характерен при более низких температурах, где структурные особенности выражены наиболее четко для систем вода — метиловый спирт, вода — этиловый спирт, вода — глицерин, вода — ацетон. Подобное явление для системы вода — глицерин в значительной степени связано с наличием у глицерина ярко выраженной пространственной структуры. При дальнейших добавках неэлектролита величины ASa резко возрастают, что связано либо со стабилизацией структуры воды добавками неэлектролита (вода — одноатомные спирты), либо с ее разрушением (остальные системы). Причем в обоих случаях осуш ествляется переход от ажурной структуры воды к более плотным структурам. Смешанный растворитель становится более ярко выраженным растворителем замещения, что сопровождается большими энтропийными затратами на образование полостей. Дальнейшее повышение концентраций неэлектролитов приводит к тому, что ASa практически не меняется. Это связано с тем, что в данных областях концентраций образуются смешанные структуры, которые по своей компактности мало отличаются друг от друга. [c.188]

Метановые УВ в обычных условиях находятся в разных фазовых состояниях С1-С4 — газы, С5-С15 — жидкости, С16 и выше — твердые вещества твердые парафины обычны в нефти до С40, в то же время разветвленные изомеры того же молекулярного веса в зависимости от структуры могут быть жидкими или твердыми. Алканы практически нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в ароматических УВ и органических растворителях. Алканы химически наиболее инертная группа УВ, не способная к реакции присоединения, поскольку все связи насыщены, но для них свойственна реакция замещения, особенно с галогенами, а также дегидрирование, окисление, изомеризация. [c.20]

Изменения температуры сильно влияют на проведение гиперфильтрации, так же как и на другие мембранные процессы. Повышается скорость движения молекул растворителя и растворенного вещества при уменьшении взаимодействий между ними мембранная структура может испытывать изменения на молекулярном, надмолекулярном и коллоидном уровнях. Полный эффект увеличения температуры (особенно сверх Гс) проявляется в уменьшении содержания воды в геле мембраны (см. гл. 7). Взаимодействия в системах мембрана — раствор и мембрана — растворенное вещество также зависят от температуры. Необходимо отметить, однако, что растворимость с увеличением температуры может и увеличиваться, и уменьшаться. Для веществ, растворимость которых уменьшается с повышением температуры (например, неконденсируемые газы), отмечено ослабление взаимодействий при повышении температуры. [c.74]

В теоретическом плане, на наш взгляд, особый интерес представляет наличие минимума растворимости аргона в этиленгликоле и пропиленгли-коле на зависимостях С = /(Г) при температурах, близких к температуре плавления многоатомных спиртов (рис. 26) [29], ранее известного лишь для воды [30]. Появление минимума в воде было объяснено конкурирующим действием пустотного и сольватационного механизмов растворения газов [14, 15]. Уменьшение роли вклада пустотного механизма и увеличение роли сольватационного вклада с ростом температуры обусловливает наличие минимума растворимости. Очевидно, причина появления минимума в многоатомных спиртах та же, что и для воды. Важной особенностью рассматриваемых растворителей является наличие в их структуре пространственной сетки водородных связей. На основании этих фактов можно предположить, что подобный минимум растворимости газа наблюдается и в других жидкостях с трехмерной сеткой водородных связей. [c.53]

Термодинамические свойства растворов неполярных газов в жидкостях, особенно в воде и водных растворах электролитов, изучаются на протяжении ряда десятилетий. Проведение исследований в этой области позволяет получать важнейшие характеристики указанных систем, разрабатывать на основе модельных расчетов структурных вкладов в термодинамические функции сольватации (гидратации) атомов и ионов эффективные методы изучения структуры жидкостей [14] и решить многие другие вопросы. Так, использование данных растворимости неполярных газов в жидкостях для интерпретации сольватационных (гидратационных) и структурных эффектов позволило сделать значительный шаг вперед к созданию теории растворов [14]. Вместе с тем имеется целый ряд неясных вопросов, касающихся как механизма растворения газов, так и их действия на структуру растворителя. Вьщвинутые на этот счет теории и гипотезы весьма разнообразны по характеру и зачастую противоречивы. [c.108]

Единственным состоянием тория, важным для его химии, является четырехвалентное. имеет электронную конфигурацию инертного газа радона. В комплексах торий обнаруживает координационное число 8, как, например, в его тетракис-ацетилацето-нате, имеющем структуру квадратной антипризмы. С сильными минеральными кислотами образует соли, но при pH выше 3 соли гидролизуются с образованием полиядерных соединений, содержащих гидроксо- и оксо-мостики. Его гидроокись осаждается аммиаком или гексаметилендиамином (при pH 5), причем в качестве коллекторов можно использовать гидроокиси алюминия или Ее(П1). Для отделения тория от других элементов можно использовать тот факт, что его фторид, иодат, оксалат и фосфат нерастворимы даже в сильнокислых средах. Хорошо растворимый в воде нитрат тория растворяется также в содержащих кислород растворителях, в частности в спиртах, сложных эфирах, простых эфирах и кетонах. Из азотнокислых сред торий можно экстрагировать трибутилфосфатом, теноилтрифторацетоном в четыреххлористом углероде, циклогексаноном, окисью мезитила, метилизобутилкетоном и аналогичными растворителями, особенно в присутствии нитратов лития и других сильно гидратированных катионов. Растворитель координируется нитратным комплексом тория . Нежелательное влияние многих комплексообразующих веществ можно избежать добавлением избытка нитрата алюминия. [c.362]

Интересна работа А. Ю. Намиота по водным растворам неполярных газов [260]. Представления о структуре таких растворов, развитые А, Ю. Намиотом, основаны на двухструктурной модели воды. Предложено объяснение малой растворимости неполярных газов в воде, особенностей изменения объема воды при растворении в ней газов, а также влияния размеров молекул растворяемых газов на уменьшение их растворимости в результате добавления к воде солей. В связи с этим весьма интересна работа А. Ю. Намиота по изучению твердых растворов газов во льду [261]. При давлениях 300 атм и температуре 0° С получены твердые растворы гелия, водорода и неона во льду. Показано, что газы, размеры молекул которых заметно превосходят размер пустот в решетке льда (аргон), не образуют твердых растворов со льдом. [c.206]

Твердая соль (или ее концентрированный раствор), попадая в водный раствор газа, ионизируется. При этом образовавшиеся ионы, имеющие как положительный, так и отрицательный заряды, притягивают к себе диполи воды, которые окружают ионы.-.С ростом концентрации раствора происходит перестройка структурных параметров воды. При высоких концентрациях соли молекулярная структура раствора постепенно приближается к структуре кристаллогидрата соли.Шзаимодействие между диполями воды и ионами ингибитора имеет электростатический характер, оно более сильное, чем взаимодействие между молекулами газа и воды. Одновременно квазикристаллическая структура воды, имеющая пустоты, нарушается. Растворимость газа падает. Для создания структурных ячеек из молекул воды при образовании гидрата требуются большие энергия и переохлаждение раствора. Описанное явление известно в физической химии под названием высаливание. Оно наблюдается в системе, когда полярности компонентов раствора отличаются. Особенно ярко высаливание проявляется в тех случаях, когда молекулы растворенного вещества имеют дипольный момент, являющийся мерой полярности, равный нулю, а молекулы растворителя сильно полярны. Водные растворы метана,этана, пропана, бутана, хлора, инертных газов, азота, углекислого газа чувствительны к ингибиторам. [c.96]

Такое Представление о сущности процесса указывает на значительный прогресс по сравнению со взглядами, господствовавшими 10 лет тому йазад. Однако по многочисленным важным вопросам до сих пор сведений не публиковалось. Нагарообразованию способствуют крекинг-топлива, особенно хвостовые их фракции но наиболее активно способствующие нагарообразованию структуры до сих пор строго не установлены. Обнаружена четкая зависимость между нагарообразованием и реакционной способностью бензина по отношению к п-нитробензолдиазонийфторобо-рату — классическому реагенту, применяемому для качественного определения реакционноспособных олефинов [268]. Обычно считают, что парафиновые и простые олефиновые углеводороды не способствуют нагарообразованию, но сложные диолефиновые, тяжелые ароматические и некоторые нафтеновые углеводороды, как показывают многочисленные экспериментальные данные [243], вызывают обильное нагарообразование. Подобные различия, несомненно, связаны с природой продуктов неполного окисления, прорывающихся через поршневые кольца в картер двигателя, однако химическое строение этих продуктов еще не выяснено. Не выяснен также механизм, в результате которого с повышением температуры в рубашке двигателя нагарообразование уменьшается. Очень сомнительно, что в представленных на рис. 1 опытах [244] уменьшение образования лака на поршне вызывается испарением компонентов, являющихся предшественниками нагара. Поскольку температуру поршня, работавшего с зажиганием-, поддерживали постоянной, самый процесс сгорания и, следовательно, состав прорывающихся в картер газов оставались неизмененными. Не изменялись также параметры, определяющие существующий в картере режим его вентиляция (количество отсасываемых газов), содержание воды и температура. Следовательно, наиболее важным параметром была температура в зоне, в которой изучался процесс нагарообразования, т. е. в зоне юбки поршня. Можно принять, что с повышением температуры растворимость смолистых предшественников лака в масле увеличивается. В этом случае нагарообразование на горячем поршне должно уменьшаться, что и объясняет увеличение лакообразова-ния на более холодном поршне в цилиндре, работавшем с зажиганием. Возможно также, что скорость превращения смолы в нелипкие, подобные коксу, продукты значительно увеличивается с повышением температуры в цилиндре. Роль окислов азота во всем этом процессе еще не ясна. Для ответа на эти и многочисленные другие вопросы, связанные с нагарообразованием в условиях низкотемпературного режима, потребуются дополнительные исследования. [c.20]

Соглаоно Хюттигу я Маркусу , превращение у-глинозема в корунд главным образом объясняется активным состояним глинозема. Это превращение зависит от каталитического влияния посторонных веществ, например газов. Сухой хлористый водород служит особенно эффективным минерализатором очевидно, он ослабляет кристаллическую структуру у-глинозема. Эти факторы определяют растворимость глинозема из прокаленных каолинов в кислотах и его способность реагаровать с расплавленным бисульфатом калия. Минерализаторы, подобные хлористому и бромистому водороду, воде, серному ангидриду и т. д., сильно действуют на растворимость вследствие их большой химической активности по отношению к глинозему, что имеет существенное значение для образования устойчивых соединений при более низких температурах. Аналогичные закономерности установлены и для двуокиси титана этот вывод имеет некоторое практическое значение для производства керамики на основе двуокиси титана (см. О. П, 106). [c.730]