ЗАКОНОМІРНОСТІ ВПЛИВУ ОДНОЗАРЯДНИХ ІОНІВ НА ПОСТУПАЛЬНУ РУХОМІСТЬ МОЛЕКУЛ В ГРАНИЧНО РОЗБАВЛЕНИХ АМІДНИХ РОЗЧИНАХ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0821.2021.02.12Ключові слова:
одноатомні іони, дифузія, довжина дифузійного зміщення, негативна сольватація, аміди.Анотація
Встановлено та проаналізовано тип ближньої сольватації іонів Li+, Na+ K+, Rb+, Cs+, NH4+, Cl– , Br–, I–, ClO4– в формаміді (ФА), N-метілформаміде (МФА), N,N -діметілформаміде (ДМФА) при 298,15 К. Для визначення типу сольватації іонів використаний обгрунтований нами знакозмінний кількісний параметр (– ri), де - довжина трансляційного зміщення іона, ri - його структурний радіус. Встановлено, що різниця (– ri) дорівнює коефіцієнту атракціонного тертя (КАТ) іонів, нормованому на в’язкість розчинника і гідродинамічний коефіцієнт. Знак КАТ визначається знаком алгебраїчної сумі його іон-молекулярної і міжмолекулярної складових. У амідних розчинах вивчені катіони-космотропи (сольватовані позитивно ((– ri)> 0), іони-структуроутворювачі), а аніони-хаотропи (негативно сольватовані ((– ri) <0) іони - руйнівники структури). В ряду амідів незалежно від знака (– ri) посилюється ближня сольватація, що пояснюється послабленням специфічної взаємодії між молекулами розчинника. Зменшення і відповідно (– ri) зі зростанням радіуса катіона в окремо взятому розчиннику є результатом послаблення його координуючої сили внаслідок зменшення густини заряду в ряду Li+–Na+–K+–Rb+–Cs+ . Збільшення (відповідно і (– ri)) для досліджених іонів в ряді амідів ФА– МФА – ДМФА можна пояснити послабленням в цьому ряді міжмолекулярних взаємодій, що зумовлює посилення сольватації. Установлене для галогенід-іонів в ряді ФА – МФА – ДМФА закономірне зростання параметра пояснюється зменшенням структурованості розчинника. Показано, що іон Li + з найменшим коефіцієнтом дифузії і найбільшим значенням утворює кінетично стабільні комплекси в амідних розчинах.
Посилання
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.
Minakov V.O., V’yunyk I.M., Bulavin V.I. Теzy dop. Х Vseukr. naukovoi konferentsii studentiv ta aspirantiv «Khimichni Karazinski chitannya-2018». –Kharkiv, Ukraina, kviten’ 2018. – Kharkivskyi natsionalnyi universitet ім. V.N. Каrаzіnа. – Kharkiv, 2018. – S. 41-42.
Minakov V.O., V’yunyk I.M., Bulavin V.I. Теzy dop. Х Vseukr. naukovoi konferentsii studentiv ta aspirantiv «Khimichni Karazinski chitannya-2019». –Kharkiv, Ukraina, kviten’ 2019. – Kharkivskii natsionalnyi universitet ім. V.N. Каrаzіnа. – Kharkiv, 2018. – S. 27-28.
– С. 27-28.
Samoilov O. Y. Struktura vodnyh rastvorov elektrolitov i gidrataciya 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.
Rodnikova М.N., Sаmigullin F.М., Sоlоnina I.А., Sirotkin D.А. Podvizhnost’ molekul i struktura polyarnych zhidkostey //Zh. strukt. khimii, 2014. – Т. 55. – № 2. – S. 276-282.
Bulavin V.I., V’junyк І.М., Кramarenкo А.V., Rusinov О.І., Міnaкоv V.О. Blizhnyaya solvatatsiya ionov tetraalkilammoniya v etilenglikole i v vode// // Vіsnyk Nazional’nogo technichnogo universitetu «KhPI». Seriya: Khimiya, khimichna technologiya ta ekologiya. 2019. №2. – S. 63-68
Wolynes P.G. Molecular theory of solvated ion dynamics //J. Chem. Phys. – 1978. – V. 68. – № 2. – Р. 473-483.
V’junyк І.N., Kalugin O.N., Otleikina Е.G. Novyi parametr strukturnych effektov ionov v rastvoritele//Vestn. Khark. un-ta. – 1998. – № 2, Khimiya.– S. 149 – 152.
V. I. Bulavin, I. N. V’yunnik, A. V. Kramarenko 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, Journal of Molecular Liquids 242 (2017) 1296 – 1309.
Marcus Y. Ions in solution and their solvation. – John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2015. – 298 p.
Li Еn Zо, Zaichenko L.P., Аbramzon А.А., Proskuryakov V.А., Slavin А.А. Issledovanije vodorodnych svyazej amidov // Zh. obshchej chimii.-1984.- Т.54.– № 2.- S.254-259.
Zajdel’ P. Dielektricheskaya radioskopiya i stroenie zhidkich N,N-dimetilformamida, N-metilkaprolaktama i ich rastvorov v benzole i tsiklogeksane.- Аvtoref. dis. ... kand. khim. nauk.- М: МGU, 1978.-14 s.
Kuzvetsova Е.М. Interpretatsiya ionnych radiusov Stoksa v rastvorach elektrolitov// Zh. fiz. khimii, 2005.– Т. 79. – № 7. – S.1321-1324.
Gammet L. Оsnovy fizicheskoi оrganicheskoi khimii. – М.:Мir,1972. – 575 s.
Damaskin B.B., Petriy О.А., Tsirlina G.А. Elektrokhimiya. Uchebnoe posobie. 3-jе izdanie, ispravlennoe . SPb.: Izd-vо «Lan’», 2015. – 672 s.
Kessler Yu. М., Zajtsev А.L. Sol’vofobnye effekty: Теоriya, eksperiment, praktika. – L.: Khimiya, 1989. - 309 s.
Raid К. Кurs fizicheskoi оrganicheskoi khimii. – М.:Мir,1972. – 576 s.
Каlugin О.N. Dinamika sol’vatirovannogo iona v beskonechno razbavlennom rastvore: ot fenomenologii dо mikroskopicheskogo оpisaniya//Vestn. Khark. un-tа. – 2002. – № 573, Khimiya. – Vyp. 9 (32). – S. 13 – 45.
Кinchin А.N., Коlker А.М., Lebedeva Е.Yu. Izmenenie teployomrosti v protsesse ionnoi sol’vatatsii v N,N-dimetilformamide //Zh.оbshch. khimii, 2000. –Т. 70. –№ 9. –S. 1444-1448.
