Молекулы-гости в гидратах газов

Метод ИК-спектрометрии позволил оценить уровень взаимного влияния молекул в газовых гидратах ( хозяин — гость , хозяин — хозяин , гость — гость ). Это влияние, связанное с колебательным, вращательным и диффузным движением молекул в гидрате газа, приводит к расширению спектральных линий отдельны - молекул, появлению дополнительных спектральных линий. В частности, показано, что у большого числа газовых гид- [c.41]

Для выделения некоторых углеводородов, в частности циклопентана и циклогексана, могут использоваться и гидраты, образующиеся при 0.- 18°С с 0,4—0,7% водным раствором вспомогательного газа — сероводорода [171]. В этом случае стабильность клатратов определяется не значением критического диаметра молекул углеводорода, как это имеет место при адсорбции на цеолитах или комплексообразовании с мочевиной, а зависит от максимального размера молекул гостя. Так, алканы с температурами кипения, близкими к температуре кипения циклопентана и циклогексана, например гексан, длина, молекулы которого больше диаметра клеток в кристаллической решетке гидратов, не способен к образованию водных клатратов даже в присутствии вспомогательного газа. [c.79]

Одним из клатратных соединений является газированный лед. Опыт показывает, что при охлаждении воды, насыщенный каким-либо газом под давлением, образуется лед, содержащий в своей кристаллической решетке молекулы газа. При этом молекулы Н2О посредством водородных связей образуют многогранники, полости внутри которых достаточно велики, чтобы молекула газа могла в них находиться почти свободно. Выйти из многогранника или войти в уже образовавшийся газо-гидрат молекула не может (рис, 5.21). Поэтому, несмотря на летучесть газов, эти соединения являются относительно устойчивыми. Молекулами-гостьями в гидратах могут быть углекислый газ, аргон, криптон, ксенон, метан, этан, этилен, пропан, циклопропан и др. Гидраты экономичны в смысле хранения газа. В 1 м газового гидрата около 200 м метана. Добыть газ из гидрата очень легко нагреванием. Существует предположение, что большие запасы природного газа хранятся в недрах Земли в форме газогидратов. [c.149]

Состав аддуктов, как правило, не связан с химическими особенностями хозяина и гостя . В общем случае он переменен, так как определяется степенью заполнения полостей хозяина молекулами гостя . По мере повышения этой степени состав стремится к некоторому пределу, отвечающему заполнению всех доступных полостей. Например, в случае гидратов газов такнм пределом (практически редко достигаемым) является состав X-5,751 20. [c.125]

II. МОЛЕКУЛЫ- ГОСТИ в ИЗОЛИРОВАННЫХ ПОЛОСТЯХ А. Гидраты газов и жидкостей 1. Структура [c.290]

Если в соотношениях (3.4) —(3.9) положить параметры е, 6 равными нулю, то приходим к модели идеального газового гидрата. Этот случай как раз и отвечает отсутствию взаимодействия гость—гость. Важно подчеркнуть, что при больших степенях заполнения и близости этих параметров для разных газов (например, при гидратообразовании из смесей газов СН4, НгЗ, СО2) или при рассмотрении только узкой группы газовых смесей (например, природных газов, в которых основным компонентом служит метан) вклады в формулах, описывающих взаимодействия включенных молекул, оказываются практически постоянными (т. е. не зависящими от состава газовой фазы). В этом случае взаимодействия гость—гость формально можно включить (практически полностью), в л°, а небольшие вариации л° от состава учесть какими-либо эмпирическими зависимостями. Именно по этой причине возможности практического использования модели идеального газового гидрата заметно расширяются. По существу обсуждаемый аспект теории подчеркивался еще В. И. Косяковым (1979 г.). Им был введен в рассмотрение частный случай почти стехиометрического регулярного клатрата, названный моделью квазиидеального клатратного раствора. [c.85]

Соединения включения называют также клатратными или просто клатратами. К клатратам, например, относятся так называемые гидраты газов, которые образуются за счет включения в междоузель-ные пространства кристалла льда молекул С1г, СН 4, На5, Аг, Хе, 502 или др. В одной из модификаций льда на 46 молекул воды приходится 8 свободных полостей отсюда средний состав таких кристаллогидратов клатратного типа X 5,75 Н2О, или округленно X 6Н,0 (X — молекула гостя ). Строение газового гидрата этого состава показано на рис. 136, Встречаются также гидраты газов состава X 7,75Н20 (X 8Н.р) [c.262]

Соединения включения весьма распространены. Клатратами, например, являются так называемые гидраты газов. Они представляют собой кристаллы льда, в междоузельные пространства (см. рис. 50, в) которых включены молекулы СЬ, H2S, SO2, Аг, Хе, СН4 (или других углеводородов) и пр. По внешнему виду эти клатраты напоминают снег или рыхлый лед. Наиболее распространены гидраты газов со средним составом Х-бНаО (X — молекула гостя ). Первым был получен гидрат хлора СЬ-бНгО (Г. Дэви, 1911 г.) при охлаждении насыщенного хлором водного раствора. Этот клат-рат представляет собой желтые кристаллы, которые разлагаются при 9,6° С. [c.111]

Вода способна соединяться с рядом веществ, находящихся при обычных условиях в газообразном состоянии, образуя при этом так называемые гидраты газов. Примерами могут служить соединения Хе-бНзО, СЬ 8Н2О, СгНе 6Н2О, СзНа 17Н2О, которые выпадают в виде кристаллов при температурах от О до 24°С (обычно при повышенном давлении соответствующего газа). Подобные соединения возникают в результате заполнения молекула.ми газа ( гостя ) межмолекулярных полостей, имеющихся в структуре воды ( хозяина ) они называются соединениями включения или клатратами. [c.215]

В чистом виде пустые кристаллогидратные структуры не существуют, так как лед или жидкая вода более устойчивы. Однако при заполнении полостей молекулами "гостя" структуры становятся устойчивыми. Из насыщенных углеводородов метан и этан образуют кристаллогидраты структуры I, пропан и изобутан - структуры II. Углеводороды, содержащие более четырех атомов углерода, кристаллогидратов не образуют. В кристаллогидратах структуры И большие полости заполнены большими молекулами, а малые полости остаются либо пустыми, либо в той или иной степени заполняются молекулами газов меньшчго размера, если последние имеются в системе. Наиболее легкие газы, молекулы которых имеют малые размеры (гелий, неон, водород), самостоятельно гидратов не образуют, однако, если эти газы находятся в смеси с другими газами, образующими гидраты, то легкие газы могут занимать некоторое число полостей в гидратах. [c.7]

Гидраты образуются газами, макс. диаметр ( ак) молекул к-рых менее 0,69 им. Если больше 0,52 нм, но меньше 0,59 им (Вг , H3SH, OS и др.), заполняются только большие полости кристаллич. решетки 1. При полном заполнении всех полостей число молекул воды (п), приходящееся на одну молекулу гостя , составляет 7,66. Если макс меньше 0,52 (Аг, СН , H S и др.), наряду с большими будут заполняться и малые полости при полном заполнении всех полостей и составляет 5,75. Гидраты с кристаллич. структурюй П образуются газами, молекул к-рых [c.468]

Газовые гидраты — клатраты, в которых гостями являются газы (О , Nj, Аг, Хе, Вг , lj, H S, СН и др.), а хозяевами — молекулы воды. См. Кпатрат. [c.69]

Клатратные структуры были впервые обнаружены [33] методом рентгеноструктурного анализа. В этой работе сообш,ается обнаружилось, что молекулы двух веществ могут быть прочно соединены между собой без участия больших сил притяжения между ними, но в результате включения одной из них внутри другой или обеих друг в друге или еще более сложными способами . Согласно другому описанию [34], клатрат представляет собой однофазное твердое вещество, состояш,ее из двух различных компонентов хозяина и гостя молекула гостя удерживается в замкнутых полостях или клетках, образуемых кристаллической структурой хозяина. Обычно такую клетку или полость и заключенную в ней молекулу (или молекулы) рассматривают как элемент структуры. Этот автор отмечает также, что другие вещества, например аддукты, образуемые мочевиной, и комплексы, образуемые цеолитами, структура которых имеет форму открытых с обоих концов каналов, называют иногда клатратами. Однако точнее применять термин клатраты только для трехмерных замкнутых структур. Превосходным примером клатратов могут служить широко известные гидраты газа, в частности, получаемые следующим способом 46 молекул воды образуют кристаллическую решетку с восьмью каналами , вмещающими по одной молекуле метана таким образом, средняя формула гидрата газа СН4-5,75 Н2О. [c.324]

Нозеано-содалитовые полевые шпаты (но не ультрамариновые) можно также получить гидротермальным методом [75]. Во всех этих образцах молекулы- гости способствуют стабилизации сравнительно пористой каркасной решетки, происходящей в результате заполнения полостей (точно так же, как и в случае гидратов газов). Безусловно, это существенное и довольно общее для минералов явление поддается термодинамическому описанию [28] и экспериментальному изучению [34, 54]. [c.301]

Согласно законам термодинамики и статистической термодинамики, безразлично, происходит ли сорбция на поверхности твердого тела или в объеме. Сорбция в объеме характерна для образования соединений включения. Простейшим примером образования последних могут служить соединения включения Р-гидрохинона, в котором имеются полости только одного вида, причем они так малы, что в них может разместиться только по одной молекупе- гостю . Простейшими системами этого типа являются также и гидраты газов, в которых, как уже было указано, имеются два вида полостей, причем полости каждого из видов таковы, что в каждой из них может разместиться только одна молекула- гость . Однако эти полости настолько различаются по вместимости, что возникает система (структуры типа И) в которой только большие из полостей являются достаточно большими, чтобы вместить определенные молекулы- гости (например, СНС1д) в этом случае возникает та же система, что и в случае р-гидрохинона (см. главу седьмую, раздел IV), Системы, в которых полости и ленгмюровские сорбционные места идентифицированы, легче всего объяснить теоретически, и значительный успех достигнут в описании и попимании этих структур как твердых растворов [69, 205, 259]. Для этих структур при наличии лишь одной молекулы- гостя в решетке, имеющей два вида полостей, можно записать следующие основные уравнения [c.368]

Установлено, что молекулы воды образуют полиэдрический каркас (т. е. решетку хозяина), в котором имеются полости. Эти полости могут занимать молекулы газов (молекулы-гости). Молекулы-гости связаны с каркасом хозяина ван-дер-ваальсов-ским взаимодействием. Следовательно, гидраты газов относятся к клатратным соединениям (или соединениям включения [27]). В дальнейшем термины клатраты и гидраты газов рассматриваются фактически как синонимы. [c.5]

ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ, клатраты, в к-рых гостями являются молекулы газов или легкокипящих жидкостей (О , Nj, Аг, Хе, Вг , С1 , SF , H S, СН , jH,, H I3 и др.), а хозяевами - молекулы воды, образующие кристаллич. каркас. По внеш. виду напоминают снег или рыхлый лед, но в отличие от них могут существовать при положит. т-рах. [c.468]

Заполнение пространства додекаэдрами и родственными полиэдрами. Второе семейство полиэдрических заполнений пространства включает в себя те из них, которые образованы пеп-тагональными додекаэдрами в комбинации с одним или большим числом сортов полиэдров типа /5=12, /б>2. Среди них представлены структуры гидратов соединений, образующих ряд от неполярных молекул газов, таких, как хлор и метан, и жидкостей, как хлороформ, до аминов и солей замещенного аммония и сульфония. Эти гидраты можно описать как усложнение льдоподобных структур они построены в виде полиэдрических каркасов из соединенных водородными связями молекул воды, окружающих молекулы и ионы гостей . Последние почти всегда занимают большие полиэдрические полости, из которых их можно извлечь, только если кристалл разрушается путем растворения или испарения. Объемы полостей в этих клатратах таковы додекаэдр 170 А 14-гранник 220 16-гранник 240 А макси- [c.171]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология