БЛИЖНЯ ГІДРАТАЦІЯ ОДНОЗАРЯДНИХ ОДНОАТОМНИХ ІОНІВ У ГРАНИЧНО РОЗБАВЛЕНИХ РОЗЧИНАХ: ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ ТА ТИСКУ

Автор(и)

  • Віктор Іванович Булавін НТУ «ХПІ» https://orcid.org/0000-0002-3451-1613
  • Іван Миколайович В’юник ХНУ ім. В.Н. Каразіна
  • Андрій Вікторович Крамаренко НТУ «ХПІ»
  • Олександр Іванович Русінов НТУ «ХПІ»

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0821.2021.01.04

Ключові слова:

одноатомні іони, дифузія, довжина дифузійного зміщення, негативна сольватація

Анотація

Коефіцієнт дифузії та довжина дифузійного зміщення  іонів Li+, Na+ K+, Cs+, Cland Brу воді при 298,15 К – 423,15 К (шаг 25 К) і тиску від 0,0981 до 784,5 МПа (шаг 98,1 МПа) розраховані на підставі літературних даних щодо їх граничної молярної електричної провідності. Величини цих іонів зростають при 298,15 К зі збільшенням тиску від 0,0981 до 98,1 МПа. Подальше підвищення тиску до 785 МПа призводить до зменшення . Зростання температури в ізобаричних умовах призводить до збільшення . Параметр (– ri) (відхилення від закону Стокса–Ейнштейна, ri – структурний радіус іона) використаний як критерій типу сольватації іонів. Показано, що іони Li+ і Na+ ведуть себе як космотропи, або позитивно сольватовані структуроутворюючі іони, для яких (– ri) > 0. Іони Cs+, Cl і Br – хаотропи, або негативно сольватовані структуро–руйнуючі іони для яких (– ri) < 0. Для іона K+ параметр (– ri) є знакозмінним. При 0,0981 МПа та 298,15 К іон K+ – хаотроп, але при 320 K (Tгран) величина (– ri) = 0. Це відповідає переходу від негативної до позитивної сольватації. Вище Tгран при P = const іон K+ є космотропом. При 298,15 К і до 98,1 МПа тиск спричиняє таку ж зміну (– ri), як і температура. При 320 К і вище тиск впливає на ближню гідратацію у напрямку, протилежному дії температури.

 

Біографії авторів

Віктор Іванович Булавін, НТУ «ХПІ»

кандидат хімічних наук, професор НТУ «ХПІ», завідувач кафедри загальної та неорганічної хімії НТУ «ХПІ», м. Харків, Tел. +38(57)707–64–92

Іван Миколайович В’юник, ХНУ ім. В.Н. Каразіна

доктор хімічних наук, професор, завідувач кафедри  неорганічної хімії, м. Харків;

Тел. +38(57)707–54–83.

Андрій Вікторович Крамаренко, НТУ «ХПІ»

старший викладач  кафедри загальної та неорганічної хімії, м. Харків;

Tел. +38(57)707–68–32.

Олександр Іванович Русінов, НТУ «ХПІ»

кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри загальної та неорганічної хімії НТУ «ХПІ»,

м. Харків; Tел. +38(57)707–61–20.

Посилання

Samoilov O. Y. Struktura vodnyh rastvorov jelektrolitov i gidratacija ionov, USSR Acad. of Sciences Publ., Moscow, 1957. –183 p.

Collins K.D. Charge density–dependent strength of hydration and biological structure. Biophys. J., 1997. V.72, № 1. Р. 65–76.

Bulavin V. I., V’yunnik I. N., Kramarenko A. V. Kinetic solvation and electrical conductance of proton in infinitely diluted solutions of hydrogen halides in primary alcohols and in water: influence of temperature and solvent. J. Mol. Liquids, 2017. V. 242 . P. 1296 – 1309.

Klasternaya struktura vody (оbzor) / S.D. Zakharov, I.V. Моsyagina. Моskva: FIAN, 2011. 24 s. (Preprint).

Rodnikova M.N., Chumaevskiy N.A. O prostranstvennoy setke vodorodnyih svyazey v zhidkostyah i rastvorah. Zh. strukt. himii, 2006. T. 47. Pril. S154–S151

Sarkisov G.N. Strukturnye моdeli vody //Uspekhi fiz. nauk. – 2006. – Т. 146. – № 8. – S. 833 – 845.

Nevolina N.A., Samoilov O.Ya., Seyfer A.L. Zavisimost’ blizhney gidratatsii ionov Na+, K+ i NH4+ ot davleniya. Zh. strukt. himii,1969. T.10, № 2. S. 203–207.

Samoilov O.Ya., Seyfer A.L. , Nevolina N.A. Vliyanie davleniya na gidratatsiyu Na+ i K+ v nevodnyih rastvorah iz dannyih po adiabaticheskoy szhimaemosti. Zh. strukt. himii,1973. T.14, № 2. S. 360–361.

Samoylov O.Ya. Koordinatsionnoe chislo i translyatsionnoe dvizhenie chastits v vodnyih rastvorah jelektrolitov. Dokl. AN SSSR, 1959. T. 126. S. 330–333.

Horne R.A. A modification of Walden’s rule appricable to the electrical conductance of aqueous electrolytic solutions under pressure. Nature, 1963. V. 200. P.418–419.

Nakahara M., Shimizu K., Osugi J. Ionic solutions under high presure. III. Pressure and temperature effects on the mobilities of K+ and Cl– ions. Rev. Phys. Chem. Jap.,1972. V. 42. P.12–24.

Toryanik A.I. Molekulyarnaya podvizhnost’ i struktura vodnyih sistem: Avtoref. dis. ... d–ra him. nauk. Moskva, 1974. 46 s.

Bulavin V.I., V’yunyk I.M., Lazareva Y.I. Diffusion and microscopic characteristics of singly charged ion transfer in extremely diluted aqueous solutions. Ukrainian Journal of Physics, 2017. V. 62, № 9. Р. 769–778.

Bulavin V.I., V’junyк І.М., Кramarenкo А.V., Rusinov О.І., Міnaкоv V.О. Osoblivosti vstanovlennya blizhnoyi solvatatsiyi ioniv tetraalkilamoniyu v rozchinnikah z prostorovoyu sitkoyu H–zv’yazkiv/ V.I. Bulavin// Vіsnyk Nazional’nogo technichnogo universitetu «KhPI». Serija: Khimija, khimichna technologija ta ekologija. 2020. №1. S. 28–32.

Larionov E.G. К raschеtu predel’noj elektroprovodnosti individual’nych ionov pri vysokikh temperaturach i davleniyakh // Izv. SО АN SSSR. Ser. khiм., 1976. №6 S. 3–9.

Smolyakov B.S. Predel’naya jekvivalentnaya jelektroprovodnost’ ionov v vode pri temperaturah do 200 0С. Vestn. Hark. un–ta, 1976. № 139: Voprosyi elektrohimii. S.37–39.

Кratkij spravochnik fiziko–khimicheskikh velichin / А.А. Ravdel’, А.М. Ponomareva. Izd–vо Spez. Lit., 1983. 232 s.

Vdovenko V.М., Gurikov Yu.V., Legnin Е.К. Теrмоdinamika dvukhstrukturnoj modeli vody. I. О structure tyazheloj vody //Zh. Struktutrn. khimii, 1966. Т. 7. № 6. S. 819 – 824.

Sамоjlov О.Ya., Nosova Т.А. Strukturnye оsobennosti vody// Zh. Struktutrn. khimii, 1965. Т. 6. № 5. S. 798 – 808.

Gayger A., Rodnikova M.N., Zasyipkin S.A. Strukturnoe i dinamicheskoe issledovanie vodnyih klasterov ionov Na+, K+ i Cs+. Zh. fiz. himii, 1995. T. 69. № 7. S. 1299–1305.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-05-15