Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия
Все статьи: 514
Моделирование и анализ виртуального растяжения эластичного и пластичного кристаллов дигалогенфенолов
Статья научная
С целью проверки устойчивости результатов моделирования растягивающих деформаций молекулярных кристаллов проведен тест на виртуальное растяжение пластичного 3,4-дихлорфенола, эластичного 4-бром-3-хлорфенола. Моделирование всех рассматриваемых кристаллических структур было проведено методами теории функционала плотности с учетом периодических граничных условий и локализованных базисных наборов. Подтверждено, что предложенный нами ранее виртуальный тест на растяжение молекулярных кристаллов позволяет объяснять и предсказывать их механические свойства по характерному поведению изменений энергии кристаллической ячейки и ее объема в зависимости от растягивающих деформаций. В данной работе растягивающие деформации кристаллической ячейки 3,4-дихлорфенола проводили с разным шагом в 1 и в 3 % от величин параметров ячейки. Это позволило нам установить, что тренды изменения кристаллической структуры и рассматриваемых свойств мало зависят от величины шага растяжения в изученных пределах. Были обнаружены лишь небольшие отличия в энергии кристаллической ячейки на 15 % растяжения, которые позже нивелировались. Для изученных структур кристаллов выявлено, что четыре водородные связи O-H…O прочнее удерживают сформировавшиеся синтоны из четырех молекул, чем межстопочные взаимодействия Cl…Cl или Br…Br, которые способны к переключению или разрыву в процессе деформации. При этом оказалось, что взаимодействие галогенов I типа как для эластичного, так и для пластичного кристалла теряется в ходе растяжения, при этом вместо одного ван-дер-ваальсового взаимодействия формируются две галогенные связи Cl…Br и Сl…Cl, соответственно. В зависимости от растягивающих деформаций на начальном этапе растяжений обнаруживаются сходные изменения в поведении структуры, энергии кристаллической ячейки и ее объема как для пластичного 3,4-дихлорфенола, так и для эластичного 4-бром-3-хлорфенола. Тем не менее пластичный 3,4-дихлорфенол отличается более медленными изменениями в структуре и коротким периодом замедления роста энергии кристаллической ячейки с появлением межстопочных зазоров. Для эластичного кристалла этот период значительно более протяженный и сопровождается осцилляциями в изменении энергии. Таким образом, замена атома Cl на Br в 4-м положении фенольного цикла приводит к тому, что при определенном проценте растягивающих деформаций формируются достаточно большие полости, что способствует существенным изменениям в структуре без значительных затрат энергии.
Бесплатно
Статья научная
Показана возможность применения гиперболической модели расчета термохимических характеристик (стандартной молярной теплоемкости, стандартной молярной энтропии) к системе V-О. Использование модели позволило уточнить имеющиеся экспериментальные данные по оксидам ванадия и предсказать значения термохимических характеристик для малоизученных экспериментально соединений.
Бесплатно
Моделирование нековалентных взаимодействий кубовых красителей с фрагментами нитрида углерода
Статья научная
В целях изучения возможности модификации нитрида углерода производными полициклических ароматических углеводородов методами теории функционала плотности выполнено моделирование фрагмента слоя структуры C3N4, представленной тремя гептазиновыми звеньями, соединенными аминогруппами. Рассмотрены молекулярные комплексы такого фрагмента с двумя кубовыми красителями: бордо Д и золотисто-желтый ЖХД. Показано, что молекулы красителей комплементарны полости кармана, но исследуемые комплексы не являются плоскими. Вычислены и сравнены энергии взаимодействия и энергии водородных связей в комплексах.
Бесплатно
Статья научная
На основании анализа литературных данных и результатов исследований показано: высокие значения морозостойкости и водонепроницаемости композиционных материалов при использовании цементной композиции с включением мономер-полимерной компоненты с органоборановым аминным комплексом получены за счет последнего как компатибилизатора. Высокие значения показателя «водонепроницаемость» связаны с образованием гидрофобизирующей структуры при застывании композиции, показателя «морозостойкость» - с образованием структурной полимерной сетки, включающей цементный камень, за счет дополнительных связей путем радикальных реакций с поверхностью образующегося цементного камня и полимера. Показана принципиальная возможность модификации свойств композиционного материала путем изменения состава мономерной смеси и использования безводной композиции.
Бесплатно
Моделирование сорбции ионов некоторых двухвалентных металлов на фрагментах оксигидрата циркония
Краткое сообщение
Экспериментальными и компьютерными методами изучали сорбцион-ные свойства оксигидрата циркония. Компьютерное моделирование производилось с использованием метода Монте-Карло и последующей оптимизацией ab initio. При этом моделировались сорбционные комплексы фрагментов оксигидрата циркония с ионами Са2+, Mn2+, Ni2+, Cu2+. В рассчитанных комплексах определялись порядки связей по Малликену. Экспериментально сорбционную ёмкость определяли на гелях, полученных медленным гидролизом раствора оксихлорида циркония. Значения сорбции сопоставляли с суммой порядков связи сорбируемого металла и сорбционными центрами геля. Установлено, что данные величины находятся в линейной зависимости. Таким образом, порядок связи можно использовать для определения сорбции металлов на гелях оксигидрата циркония.
Бесплатно
Моделирование термодинамических свойств известково-глинозёмистых расплавов
Статья научная
Рассчитаны избыточные энтальпии, энтропии, энергии Гиббса расплавов системы СаО-Ai 2О 3 в интервале температур 1500-1800 °С. Термодинамические свойства согласованы с наиболее достоверными экспериментальными данными по энергиям Гиббса реакций образования алюминатов кальция, термодинамическим характеристикам плавления чистых оксидов и фазовой диаграмме состояния.
Бесплатно
Статья научная
Были исследованы различные модификации кинетического метода для оптимизации условий проведения реакции Ландольта метилоранжа с броматом калия, применяемой с целью определения тиоцианат-иона в водном растворе (метод остановленного времени, метод измерения индукционного периода, метод тангенсов, дифференциальные кривые двух видов). Преимущество имеет метод тангенсов. Оптимальные условия определения: 0,28 М HCl, рН 1,02, 8•10 -5 М KBrO 3, 10 мг/л метилоранжа. Градуировочный график линеен в интервале концентраций (0,2-7)-10 -5 М, повторяемость составила 4,0%, погрешность определения 4,1 %.
Бесплатно
Модифицирование поверхности многостенных углеродных нанотрубок для придания технологических свойств
Статья научная
Исследованы процессы модифицирования поверхности многостенных углеродных нанотрубок различными полярными группами: карбоксильными, спиртовыми гидроксильными, четвертичной аммониевой солью. С применением окислительной смеси пероксида водорода, азотной и серной кислоты разработана методика карбоксилирования углеродных нанотрубок при температуре 70 °С, что позволило минимизировать образование аморфного углерода и повысить содержание карбоксильных групп до 5,5 мас. % на поверхности. На базе карбоксилированных углеродных нанотрубок по реакции с триэтаноламином получены трубки с поверхностью, модифицированной четвертичной аммониевой солью. С участием свободно-радикального инициатора в среде этилового спирта проведено модифицирование углеродных нанотрубок этилгидроксильными группами. Показано, что количество дефектов, на которых происходит образование химической связи в процессе функционализации, и их природа определяются первоначальными дефектами нанотрубок и не зависит от способов обработки наноуглеродного материала. Проведено исследование термоокислительной стабильности исходных и модифицированных углеродных нанотрубок на воздухе. Наиболее устойчивыми являются исходные нанотрубки, которые стабильны при нагревании на воздухе до 520 °С. Для модифицированных нанотрубок наблюдается снижение термоустойчивости в ряду: многостенные нанотубки с карбоксильными группами на поверхности, со спиртовыми гидроксильными, модифицированные четвертичной аммониевой солью, у которых окисление начинается при 400 °С. Прививка на поверхности многостенных углеродных нанотрубок спиртовых гидроксильных групп представляет значительный интерес для получения сорбционного материала с развитой поверхностью, способного за счет гидроксильных групп ковалентно связывать ионы металлов аналогично комплексообразователям типа этиленгликоля или пирокатехина. Модифицированные полярными группами углеродные наноматериалы проявляют хорошие сорбционные свойства по отношению к ионам тяжелых металлов. Степень извлечения ионов цинка и меди в случае карбоксилированных нанотрубок достигает 98 %.
Бесплатно
Модифицирование природного цеолита углеродными нанотрубками для улучшения сорбционных свойств
Статья научная
Изучена возможность использования исходных и модифицированных природных минералов в качестве сорбентов для создания экономически приемлемых технологических систем для очистки технологических водных растворов и жидкостей. Исследованы процессы модифицирования природного цеолита углеродными нанотрубками. В качестве модифицирующей добавки в сорбент были использованы многостенные углеродные нанотрубки, полученные в токе аргона методом химического осаждения из паровой фазы с использованием металлоорганических соединений. Перед использованием многостенные углеродные нанотрубки измельчали. Так как совместимость наноуглеродного материала и матрицы сорбента в значительной мере зависит от наличия на поверхности цеолита и поверхности самого материала полярных карбоксильных групп, углеродные нанотрубки подвергали процессу функционализации полярными группами. Для получения на поверхности многостенных углеродных нанотрубок карбоксильных групп проводили обработку окислительной смесью концентрированных азотной и серной кислот. По реакции с триэтаноламином на основе карбоксилированных углеродных нанотрубок проводилась прививка на поверхности трубок четвертичной аммониевой соли. На основании полученных результатов была разработана методика модифицирования природного цеолита многостенными углеродными нанотрубками при совместном осаждении трубок с цеолитом в присутствии сульфата алюминия. При осаждении образуется мелкодисперсный порошок сорбента с включением наноуглеродного материала. Наиболее устойчивая система образуется при совместном осаждениии цеолита и карбоксилированных нанотрубок. Изучена сорбционная способность композиционного материала по отношению к ионам тяжелых металлов. Для применения модифицированного цеолита в системах очистки была изучена зависимость степени извлечения ионов цинка от содержания карбоксилированных нанотрубок в цеолите. Цеолит имеет жесткую каркасную структуру и для него возможно применение ультразвуковой интенсификации процессов сорбции. Время ультразвуковой обработки составило 80 секунд. Степень извлечения тяжелых металлов зависит от содержания углеродных нанотрубок в сорбционном материале и достигает для ионов цинка 98,0 % при содержании трубок в модифицированном цеолите 0,2 %.
Бесплатно
Модифицирование смазочно-охлаждающей жидкости функционализированными углеродными нанотрубками
Статья научная
Проведено модифицирование смазочно-охлаждающей жидкости функционализированными многостенными углеродными нанотрубками с привитыми на поверхности карбоксильными группами и четвертичными аммониевыми солями. Модифицирование приводит к повышению устойчивости жидкости к биопоражению.
Бесплатно
Молекулярно-массовое распределение промежуточных продуктов реакции отверждения эпоксидного композита
Статья научная
Предложен математический аппарат кинетики формирования молекулярно-массового распределения, включающий в себя механизм полимеризации бифункциональной эпоксидной смолы и шестифункционального триэтилентетраамина.
Бесплатно
Молекулярные и кристаллические структуры карбоксилатов три- и тетраарилсурьмы
Статья научная
Взаимодействием триарилсурьмы с карбоновой кислотой в присутствии пероксида водорода (1:2:1 мольн.) в эфире синтезированы дикарбоксилаты триарилсурьмы: Ph3Sb[OC(O)C6H4OMe-2]2 (I), Ph3Sb[OC(O)CH2C6H4NO2-4]2 (II), Ph3Sb[OC(O)cyclo-C3H5]2 (III), Ph3Sb[OC(O)C6H4NO2-2]2 (IV), (3-MeC6H4)3Sb[OC(O)C6H4OMe-2]2 (V). Карбоксилаты тетрафенилсурьмы: Ph4SbOC(O)C6H4OMe-2 (VI), Ph4SbOC(O)CH2C6H4NO2-4 (VII), Ph4SbOC(O)cyclo-C3H5 (VIII) и Ph4SbOC(O)C6H4NO2-2 (IX) получены из пентафенилсурьмы и дикарбоксилатов трифенилсурьмы (1:1 мольн.) в толуоле. По данным РСА, атомы сурьмы в молекулах I, II, III, V имеют искаженную тригонально-бипирамидальную координацию с атомами кислорода карбоксильных групп в аксиальных положениях. Аксиальные углы OSbO в I-III, V равны 173,30(6)° (I), 173,35(11)° (II), 176,46(4)° (III), 173,58(19)° (V), валентные углы CSbC составляют 104,30(5)°, 104,30(5)°, 151,39(10)° (I); 110,04(9)°, 110,04(9)°, 139,91(17)° (II); 104,44(6)°, 106,38(5)°, 149,18(6)° (III); 105,3(3)°, 105,9(3)°, 148,8(3)° (V). Интервалы изменения длин связей Sb-O и Sb-C составляют 2,106(2)-2,137(5) A и 2,082(2)-2,1258(16) A. Внутримолекулярные расстояния Sb???O=С равны 2,611(3)-3,012(3) A. В молекулах карбоксилатов тетрафенилсурьмы (VII,IX), имеющих искаженную тригональнобипирамидальную конфигурацию, аксиальные углы CSbO, длины связей Sb-C, Sb-O и внутримолекулярные контакты Sb???O=С составляют 176,26(8)°, 2,115(2)-2,168(3), 2,220(2) и 3,247(3) A (VII); 176,39(8)°, 2,115(3)-2,167(2), 2,325(2) и 3,318(3) A (IХ).
Бесплатно
Натриевые химические источники тока с катодами на основе сульфидов меди
Статья научная
В работе исследованы в качестве химических источников тока ячейки, состоящие из натрия и сульфидов меди с различным составом, структурой и морфологией катодного материала. Уменьшение характерного размера частиц СuS с 0,4-5 мкм до 10-50 нм привело к увеличению начального рабочего напряжения с 1,87 В до 2,55 В и емкости с 166 мАч·г-1 до 400 мАч·г-1. Сверхстехиометрическое внедрение серы в нанодисперсный сульфид меди CuS1+х приводит к снижению начального рабочего напряжения ячейки на 0,23 В, в то время как емкость увеличивается с 400 мАч·г-1 до 431 мАч·г-1. В случае сульфида состава Cu2S емкость ячейки с натриевым анодом составляет 121 мАч·г-1, кроме того, данный материал, как и микрокристаллический сульфид меди состава CuS, склонен к поверхностной пассивации сульфидами переменного состава. В работе проведен сравнительный анализ электрохимических показателей натриевых и литиевых источников тока с различными по составу и морфологии катодными материалами на основе сульфидов меди.
Бесплатно
Неколичественное протекание реакции как источник погрешностей втитриметрии
Статья обзорная
Критически рассмотрены известные в литературе по аналитической химии характеристики неколичественного протекания реакции, которые называют «степенью протекания реакции». Установлена связь этих характеристик с широко используемым в химической термодинамике и кинетике критерием (степенью) завершенности химической реакции и его безразмерным аналогом - степенью глубины реакции. Показано, что различные характеристики протекания реакции строят на основе разных способов сравнения степеней глубины протекающих в одинаковых условиях обратимой реакции и гипотетической необратимой реакции той же стехиометрии. Показано, что характеристики неколичественного протекания реакции, взятые сами по себе, без указания на метод отыскания точки эквивалентности, не могут быть предикторами погрешности титриметрического анализа. Предложена нормализованная запись ЗДМ для обобщенной реакции, которая позволяет классифицировать реакции на основе теории подобия и облегчает анализ зависимостей критериев неполноты реакции от степени оттитрованности.
Бесплатно
Необычные реакции дигалогенодицианоауратов калия с галогенидами органилтрифенилфосфония
Статья научная
Выдерживанием в воде в течение нескольких суток осадков, полученных по реакциям дихлоро- и дибромодицианоаурата калия с хлоридами тетрафенилфосфония, цианометил- и метоксиметилтрифенилфосфония, с последующей перекристаллизацией из ацетонитрила в качестве минорных продуктов были выделены соответствующие дицианоаураты тетраорганилфосфония [Ph4P][Au(CN)2] (1), [Ph3PCH2CN][Au(CN)2] (2) и [Ph3PCH2OMe][Au(CN)2] (3). В результате взаимодействия в горячем этаноле дихлоро-, дибромо- и дииододицианоаурата калия с хлоридом гидроксиметилтрифенилфосфония были синтезированы соответствующие галогениды (трифенилфосфин)золота(I) (Ph3P)AuHal (Hal = Cl (4), Br (5), I (6)). Установлено, что проведение указанных реакций в воде с последующей перекристаллизацией из этанола или ацетонитрила приводит к кристаллическому продукту ионно-обменного взаимодействия только в случае дииододицианоаурата калия (был получен [Ph3PCH2OH][Au(CN)2I2] (7)). Соединения 1-7 были идентифицированы методами элементного анализа, ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа (РСА). По данным РСА, комплексы 1-3 и 7 состоят из тетраэдрических органилтрифенилфосфониевых катионов и дицианоауратных (1-3) или дииододицианоауратных (7) анионов с линейной или плоско-квадратной геометрией атомов золота соответственно. Кристаллическая организация соединений 2, 3 и 7 обусловлена межионными контактами С-H∙∙∙N≡C (2, 3, 7), O-H∙∙∙N≡C (7) и C-HPh∙∙∙π(C≡N) (2). В случае комплекса 1 значимых межионных контактов в кристалле не наблюдается. Полные таблицы координат атомов, длин связей и валентных углов для комплексов 1-3 и 7 депонированы в Кембриджском банке структурных данных (№ 1978554 (1), № 1965532 (2), № 2060230 (3), № 2060283 (7); deposit@ccdc.cam.ac.uk; http://www.ccdc.cam.ac.uk).
Бесплатно
Нитрильные соединения платины. Синтез, строение, возможности практического применения
Статья научная
На основе анализа литературы, опубликованной преимущественно с 2020 по 2023 г., систематизированы и описаны методы получения, некоторые реакции, особенности строения нитрильных соединений платины и примеры их возможного использования. При обсуждении методов синтеза основное внимание уделено наиболее эффективным подходам к их получению. Рассмотрены реакции образования нитрильных соединений платины и приведены сведения о их биологической и каталитической активности.
Бесплатно
![Новые ионные комплексы платины(IV): [Ph3PCH3][PtBr5(dmso)] и [C(CH2OH)3NH3][K][Pt(SCN)6]](/file/thumb/147236626/novye-ionnye-kompleksy-platiny-ivph3pch3-ptbr5-dmso-i-c-ch2oh-3nh3-k-pt-scn.png "Новые ионные комплексы платины(IV): [Ph3PCH3][PtBr5(dmso)] и [C(CH2OH)3NH3][K][Pt(SCN)6]")
Новые ионные комплексы платины(IV): [Ph3PCH3][PtBr5(dmso)] и [C(CH2OH)3NH3][K][Pt(SCN)6]
Статья научная
Первые сообщения о диметилсульфоксидных комплексах появились в начале 60-х годов прошлого века. Большой вклад в развитие этой темы внесла группа ученых под руководством Ю.Н. Кукушкина, исследовавших свойства комплексов платиновых металлов(II). Ионные диметилсульфоксидные комплексы платины(IV) в настоящее время изучены в меньшей степени. (Диметилсульфоксидо)пентабромоплатинат метилтрифенилфосфония [Ph3PCH3][PtBr5(dmso)] (1) получен путем растворения гексабромоплатината метилтрифенилфосфония в диметилсульфоксиде c выходом 85 %. Комплексы платины с гексакис (тиоцианато-S)платинатными анионами практически не изучены. По сведениям из Кембриджской базы структурных данных CSD, синтезировано и структурно охарактеризовано только пять гексакис (тиоцианато- S )платинатных комплексов, большинство из которых получены в период с 1978 по 1999 год. Гексакис (тиоцианато- S )платинатный комплекс [C(CH2OH)3NH3][K][Pt(SCN)6] (2) с двумя различными катионами (калия и органиламмония) синтезирован из хлорида трис (2-гидроксиметил)метиламмония и гексатиоцианатоплатината калия в водном растворе ацетона с выходом 58 %. Строение комплексов доказано с помощью ИК-, 1H-, 13C ЯМР-спектроскопии и ренгенофлуоресцентного анализа. ИК-спектры соединений 1 и 2 записывали на ИК-спектрометре Shimadzu IRAffinity-1S в таблетках KBr в области 4000-400 см-1. Спектры ЯМР 1H и 13C регистрировали на спектрометре Bruker AVANCE 500 (500 МГц). Химические сдвиги измерены от внутреннего стандарта ТМС для ядер 1H, от сигнала растворителя для ядер 13C (d C 39,5 м. д.). Элементный состав полученных образцов был исследован на сканирующем электронном микроскопе Jeol JSM 7001F, оборудованном энергодисперсионным рентгенофлуоресцентным спектрометром Oxford INCA X-max 80.
Бесплатно
Новые комплексы трис(2-метокси-5-бромфенил)стибина с нитратом серебра
Статья научная
При смешивании растворов трис(2-метокси-5-бромфенил)стибина и нитрата серебра в смеси метанол:ацетонитрил (1:1 объемн.) получен комплекс нитрато-О,О’-(ацетонитрил)[трис(2-метокси-5-бромфенил)стибин]серебра состава [(C6H3ОMe-2- Br-5)3SbAg(μ2-NO3)(Ме3CN)]2·2[(C6H3ОMe-2-Br-5)3SbAgNO3(Ме3CN)] (1). При введении в реакцию раствора нитрата серебра в смеси метанол : ацетонитрил и раствора трис(2-метокси-5-бромфенил)стибина в диоксане образуется небольшое количество темных кристаллов ионного комплекса [(2-MeО-5-Br-C6H3)3SbAg(H2O)Sb(C6H3Br-5-OMe-2)3]+[(2-MeО-5-Br-C6H3)3SbAg(m-NO3)3AgSb(C6H3Br-5-OMe-2)3]-×3C4H8O2 (2). Комплексы 1 и 2 охарактеризованы методом ИК-спектроскопии, методом рентгеноструктурного анализа установлено их строение. В ИК-спектрах комплексов 1 и 2 присутствуют полосы, характеризующие колебания связей Sb-O, Sb-C, С≡N- и NO3-групп. Рентгеноструктурный анализ комплексов проводили на автоматическом четырехкружном дифрактометре D8 Quest Bruker (МоКα-излучение, λ = 0,71073 Å, графитовый монохроматор) при 293 К. Кристаллографические характеристики: 1 - триклинная сингония, пространственная группа P-1, a = 9,32(3), b = 17,50(7), c = 17,97(5) Å, a = 97,56(14), β = 92,90(19), g = 99,45(19) град., V = 2859(16) Å3, Z = 2, rвыч = 2,069 г/см3; 2 - моноклинная сингония, пространственная группа С2/с, a = 17,417(14), b = 21,041(15), c = 32,01(2) Å, a = 90, β = 97,79(3), g = 90 град., V = 11624(15) Å3, Z = 4, rвыч = 2,006 г/см3. В мономерной и димерной молекулах кристалла 1 нитратные лиганды являются хелатирующими и мостиковыми соответственно. В катионе комплекса 2 атом серебра связан с двумя стибиновыми лигандами, третье координационное место занимает молекула воды; в димерном анионе в окружении каждого атома серебра имеется один стибиновый лиганд и три мостиковых нитратных группы.
Бесплатно
Статья научная
Методом компенсационной сополимеризации осуществлен синтез композиционно однородных двойных и тройных сополимеров винилбутилового эфира, стирола и алкил(мет)акрилатов (бутилакрилата, бутилметакрилата и 2-этилгексилакрилата) с соизмеримым соотношением всех компонентов. Новые сополимеры проявляют низкую склонность к механической деструкции в растворе диоктилсебацината - синтетической основе смазочных масел, что косвенно подтверждает их однородность по составу и представляет перспективу их применения в качестве импортозамещающих загустителей масел.
Бесплатно
![Новые трициклические окса(тиа)зино[3,2-а]хинолиниевые системы](/file/thumb/147160182/novye-triciklicheskie-oksa-tia-zino-32-a-hinolinievye-sistemy.png "Новые трициклические окса(тиа)зино[3,2-а]хинолиниевые системы")
Новые трициклические окса(тиа)зино[3,2-а]хинолиниевые системы
Статья научная
Взаимодействием 4-метил-1-(3-хлор-2-пропенил)-2-хинолона и 2-(3-хлор-2-пропенилтио)хинолинов с галогенами получены новые 2-галоген-З-хлор-2,3-дигидро-1H-оксазино[3,2-а]хинолиний и 2-галоген-1-хлор-2,3-дигидро-1H-тиазино[3,2-а]хинолиний галогениды.
Бесплатно
