Физическая химия. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия
Статья научная
Изучено старение свежеосажденных оксигидроксидов (ОГ) Al (III), Cr (III) и Zr (IV) с сорбированными катионами цветных металлов (ЦМ) (Cu 2+, Ni 2+, Cr 3+, Pb 2+ и Cd 2+) при длительной (2-3 года) выдержке в 0,25 М растворе NaCl при комнатной температуре. Установлено, что из трех изученных ОГ только алюмогель претерпевает в результате старения значительные изменения электроповерхностных свойств и состава. Результатом этих превращений является значительная (до 70 %) десорбция сорбированных катионов ЦМ. Хромо- и цирконогели испытывают за указанный срок старения очень малые изменения. Природа сорбированных катионов незначительно влияет на изменения свойств изученных ОГ.
Бесплатно
Влияние температуры и рН на фазообразование в системе FeSO 4-H 2O-NaOH-H 2O 2
Статья научная
Исследованы закономерности фазообразования при окислении в квазистационарных условиях (рН = const) водных растворов FeSO 4 и (или) суспензий Fe(OH) 2 пероксидом водорода с использованием в качестве щелочного агента гидроксида натрия. Уточнены области рН и температуры преимущественного формирования фаз «ферригидрит», Fe 3O 4, α-, γ- и δ-FeOOH. Анализируется вопрос о влиянии температуры и величины рН на фазовый и дисперсный составы формирующегося осадка.
Бесплатно
Влияние химической предыстории сорбента-минерализатора на процесс его карбонизации в водных средах
Статья научная
Обнаружена способность сорбента-минерализатора к необратимому связыванию углекислого газа как в пресной, так и в морской воде путем формирования химически и термически устойчивых карбонатных структурных форм на базе мелилита Ca2[Al2Mg,Si]Si2O7. Выявлено влияние химической предыстории сорбента-минерализатора на процесс его карбонизации в водных средах. Показано, что CO32--группы в составе исходного сорбента-минерализатора являются первичными активными центрами при поверхностном фазообразовании карбонизированных алюмосиликатов кальция, магния в водных средах. Установлено, что термическая устойчивость структуры карбонизированных алюмосиликатов кальция, магния сохраняется после нагревания до 1000 °C. Образование карбонизированных гидроалюмосиликатов кальция, магния в морской воде сопровождается увеличением pH, что характеризует способность сорбента-минерализатора к регулированию кислотно-щелочного баланса и поддержанию карбонатного равновесия в гидросфере. Помимо необратимого связывания CO2, сорбент-минерализатор обнаруживает в морской воде способность к необратимой сорбции примесных катионов Pb2+, Cu2+, Zn2+, а также фосфора.
Бесплатно
Влияние электрического и магнитного полей на коррозию алюминиевых оболочек силовых кабелей
Статья научная
Экспериментально показано увеличение скорости коррозии защитных алюминиевых оболочек силовых кабелей (6 (10) кВ) под действием электрического поля, обусловленного подключением силового кабеля к источнику напряжения и магнитного поля ( 4 · 10 3 А · м -1 ). Зависимости приращения массы продуктов коррозии описаны линейными трендами, наибольшая скорость коррозии наблюдалась во вращающемся магнитном поле.
Бесплатно
Водородные и галогенные связи в трииодаминобензоатах азотистых оснований
Статья научная
Описана кристаллическая структура трех органических солей трииодаминобензойной кислоты (1-3) и моногидрата трииодаминобензойной кислоты (4), особенности строения установлены методом РСА. Соединение 1: C20H19I6N3O6, М 1158,78; моноклинная сингония, пространственная группа - Сс; параметры ячейки: a = 32,0782(10), b = 9,5284(3), c = 9,3745(3) Å; a = 90, β = 90,0(1), g = 90 град; V = 2865,35(16) Å3, Z = 4, ρрасч. = 2,684 г/см3. Соединение 2: C16H15I6N3O4, М 1074,71; моноклинная сингония, пространственная группа - P21/c; параметры ячейки: a = 8,990(5), b = 28,541(11), c = 9,945(5) Å; a = g = 90, β = 91,23(2) град; V = 2551(2) Å3, Z = 4, ρрасч. = 2,798 г/см3. Соединение 3: C17H17I3N2O4, М 694,03; моноклинная сингония, пространственная группа - I2/a; параметры ячейки: a = 36,02(2), b = 7,254(5), c = 16,468(9) Å; a = g = 90, β = 105,29(2) град; V = 4150(4) Å3, Z = 8, ρрасч. = 2,222 г/см3. Соединение 4: C7H6I3NO3, М 532,83; ромбическая сингония, пространственная группа - Iba2; параметры ячейки: a = 30,2146(4), b = 13,9830(2), c = 5,80740(10) Å; a = β = g = 90 град; V = 2453,57(6) Å3, Z = 8, ρрасч. = 2,885 г/см3. Кристаллическая структура двух солей и моногидрата трииодаминобензойной кислоты отличается как доминированием водородных связей, так и наличием множества галогенных связей. Однако соль 7-метилхинолина лишена галогенных связей вследствие особенностей стопочной упаковки плоских молекул. Для двух соединений (3 и 4) определены особенности их термолиза методом синхронного термического анализа (атмосфера - аргон): на первом этапе (52 и 73 °С соответственно) происходит потеря кристаллизационной воды; при 700 °С в условиях термолиза обоих соединений продуктом разложения является стеклоуглерод.
Бесплатно
Восстановление Cr(VI) в сернокислых растворах железом с использованием стальной стружки
Статья научная
Изучены особенности протекания химического процесса в системе хромовый ангидрид - серная кислота - стальная стружка с целью утилизации шестивалентного хрома. Установлено наличие периодических концентрационных автоколебаний содержания Cr(VI) и Cr(III) в растворе при восстановлении Cr(VI) стальной стружкой. Показано влияние состава реакционной смеси и температуры на ход кинетических кривых восстановления Cr(VI). Изучена морфология, структура и состав получаемых осадков при различных исходных концентрациях Cr(VI) в растворе. С ростом исходной концентрации Cr(VI) в системе происходит изменение фазового состава осадков от простых оксигидратных форм к образованию гидроксосульфатных железо-хромсодержащих соединений. Исходя из элементного состава осадков, оценена возможность их практического использования в металлургическом производстве.
Бесплатно
Статья научная
Исследовано влияние температуры и типа растворителя на растворимость тяжелых полициклических ароматических соединений. Предложены перспективные пары растворитель - растворенное вещество. Определены растворители, непригодные для автоклавного метода выращивания кристаллов кубовых красителей.
Бесплатно
Выбор условий для измерения размера макромолекул методом динамического рассеяния света
Статья научная
Исследовано изменение размера растущих молекул полимеризующегося фурфурилового спирта методом динамического рассеяния света. Рассмотрено влияние концентрации макромолекул, их размера и состава растворителя на получаемые результаты. Предложены пути повышения точности измерений.
Бесплатно
Гидротермальный синтез нанодисперсной "железной слюдки" из желтого железоокисного пигмента
Статья научная
Изучено влияние температуры предварительной термообработки на воздухе желтого железоокисного пигмента (фаза a-FeОOН) в интервале температур t от 150 до 200 °С на дисперсный состав «железной слюдки» (фаза a-Fe2O3 с пластинчатой формой кристаллов), которая образуется при гидротермальной обработке (230±5 °С) образцов желтого железоокисного пигмента в водном растворе гидроксида калия с концентрацией 3,5 моль/л. Установлено, что с увеличением температуры предварительной термообработки от 150 до 200 °С размер областей когерентного рассеяния, рассчитанный из данных рентгенофазового анализа и средний размер кристаллов d «железной слюдки» (в плоскости пластины), наблюдаемый с помощью растрового электронного микроскопа, уменьшаются по сравнению с образцами, не прошедшими предварительную термообработку, соответственно в ~ 2 и ~ 20 раз. Существенное изменение формы кристаллов исходной (a-FeOОН - игольчатая форма кристаллов) и образующейся фаз (a-Fe2O3 - пластинчатая форма кристаллов) при фазовом превращении свидетельствует о том, что превращение a-FeOОН ® a-Fe2O3 протекает по механизму «растворение - осаждение» путем растворения кристаллов неравновесной в данных термодинамических условиях фазы (a-FeOОН), образования зародышей и роста кристаллов равновесной фазы (a-Fe2O3). Сделан вывод об образовании зародышей a-Fe2O3 на поверхности кристаллов желтого железоокисного пигмента в процессе предварительной термообработки. Количество образовавшихся зародышей тем больше, чем выше температура t и продолжительность t предварительной термообработки. Эти параметры ( t и t) позволяют целенаправленно варьировать количество зародышей α-Fe2O3 и, как следствие, дисперсный состав «железной слюдки».
Бесплатно
Деструкция некоторых красителей на композитных фотокатализаторах на основе оксидов SiO2/TiO2
Статья научная
В работе изучены композитные оксиды SiO2/TiO2, полученные при различном мольном соотношении кремния и титана в исходном растворе. Образцы получены в две стадии. Первая стадия основана на золь-гель технологии с применением пероксида водорода в качестве комплексообразователя. Оксигидроксид титана конвенционально осаждается, промывается бидистиллированной водой и перерастворяется в перекиси водорода с образованием пероксотитановой кислоты. Образуется неопалесцирующий прозрачный раствор. К этому раствору добавляется силикат натрия и формируется единый молекулярный прекурсор, гидролизом которого получается композитный образец, в котором зёрна TiO2 заключены в матрицу SiO2. На второй стадии полученный материал обрабатывается в гидротермальных условиях в автоклавах при саморегулирующемся давлении. TiO2 кристаллизуется в виде зёрен размером около 10 нм. Контроль кристаллизации и роста кристаллов обеспечивается наличием аморфной силикатной матрицы. Небольшой размер зёрен TiO2 приводит к высокой фотокаталитической активности материала. Образцы изучены методами рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии. Фотокаталитическая активность определена для всех полученных образцов в реакции деструкции метиленового голубого под ультрафиолетовым излучением. Наибольшую степень деструкции субстрата обеспечивает образец, полученный при соотношении SiO2/TiO2, равном 1:2. Для этого образца определена возможность фотокаталического разложения метилового оранжевого и метиленового фиолетового. Метиловый оранжевый данным фотокатализатором разлагается довольно медленно, в отличие от метиленового фиолетового и метиленового голубого. Полученные фотокатализаторы можно использовать для очистки воды от красителей.
Бесплатно
Димерный подход в описании межмолекулярных взаимодействий в кристаллах полифторированных соединений
Статья обзорная
Выполнено теоретическое исследование межмолекулярных взаимодействий с участием атомов фтора для полифторированных диазафлуоренов, енаминоиминоинданов и енаминоиминоинденов, образующих молекулярные кристаллы. Произведена оценка энергий межмолекулярных взаимодействий димеров, представляющих собой пары соседних в кристалле молекул. Выполнено сопоставление энергий взаимодействий в димере с кван-тово-топологическими характеристиками электронной плотности (ЭП) в критических точках связей, отвечающих межмолекулярным взаимодействиям, преимущественно для F...F, F...H и О...Н контактов.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы процессы взаимодействия «твердое тело - жидкость» при термообработке кристаллического промышленного гидроксида алюминия в дистиллированной воде с периодической заменой маточного раствора. На основании экспериментальных данных сделан вывод о растворении кристаллов гиббсита в процессе термообработки в дистиллированной воде в интервале температур 20-90 °С. Повышенная растворимость кристаллического гидроксида алюминия, по сравнению с литературными данными, обусловлена наличием щелочных примесей в его составе.
Бесплатно
Закономерности сорбции анионов аморфными оксигидроксидами (обзор)
Статья обзорная
Кратко изложены основные результаты систематического фундаментального исследования сорбции анионных комплексов платиновых металлов, хрома и железа и анионов-загрязнителей окружающей среды (арсенат, хромат, фосфат, оксалат) аморфными оксигидроксидами железа, циркония, алюминия и хрома. Представлены механизмы сорбции в свете современных воззрений на взаимодействие ионов с электрически заряженной поверхностью и образование поверхностных сорбционных комплексов.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе изучался золь-гель синтезе М-феррита состава SrxBa(1-x)Fe12O19 (х = 0; 0,3; 0,5; 0,7; 1). Методика синтеза строится на получении геля из лимонной кислоты и нитратов бария, стронция и железа, его прокаливании при 500 °С, механохимической активации и затем прокаливании при 700 °С. Целевой продукт представляет собой порошок тёмно-коричневого цвета, который исследовался с помощью методов рентгенофазового анализа (РФА) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Однофазное состояние полученных образцов подтверждается методом порошковой рентгенографии. При сравнении рентгенограмм синтезированных гексаферритов с рентгенограммами образцовых соединений из базы ICDD наблюдается совпадение всех дифракционных максимумов. Рассчитанные из рентгенограмм параметры элементарной ячейки образцов линейно зависят от степени замещения бария в гексаферрите в соответствии с выполнением правила Вегарда для твердых растворов, что подтверждает успешное замещение ионов бария на ионы стронция в структуре гексаферрита бария. Морфологические параметры частиц полученных твердых растворов исследовались с помощью СЭМ. Анализ полученных электронно-микроскопических изображений указывает на образование частиц со средним размером 50 нм для всех полученных твердых растворов. Средний размер ОКР, вычисленный по формуле Шеррера, составил 25 нм. Свойственная частицам гексаферритов огранка в виде правильного шестиугольника на снимках СЭМ не наблюдается из-за небольшого размера частиц. Картирование полученных снимков указывает на высокую степень гомогенизации при выбранной схеме синтеза. При помощи ДСК получены значения температуры Кюри для всех степеней замещения. Установлено, что температура Кюри планомерно увеличивается с ростом степени замещения.
Бесплатно
Статья научная
Проведено электромагнитное облучение шкур рыб с частотой 2,45 и 263 ГГц с энергией от 400 до 900 Дж, из которых выделен коллаген. Анализ молекулярно-массовых характеристик коллагена показал, что начиная с облучения с энергией ~400 Дж происходит уменьшение доли высокомолекулярного коллагена и образование фракций коллагена с меньшей молекулярной массой. Коэффициент полидисперсности исходного белка в процессе облучения изменяется незначительно.
Бесплатно
Изменение поверхности полимерных композитов, армированных углеродными нанотрубками
Статья научная
Полимеризацией метилметакрилата получены полимерные композиты с включением в матрицу многостенных углеродных нанотрубок. С применением атомно-силовой микроскопии изучено изменение поверхности пленок и стекол композитов.
Бесплатно
Статья научная
Углеродные материалы широко применяются при очистке окружающей среды от органических загрязнителей. Изучена возможность селективного удаления карбонильных соединений при адсорбционной очистке загрязненных вод. Рассмотрены характеристики сорбентов, оказывающие наибольшее влияние на избирательность адсорбционного процесса при очистке сточных вод от карбонильных соединений. Показана возможность модификации углеродных материалов для придания им необходимых свойств.
Бесплатно
Использование метода самовозгорания для получения замещенного алюминием гексаферрита бария
Статья научная
Оксидные материалы традиционно привлекают внимание исследователей по всему миру. Это обусловлено широкой областью их применения: электротехника, электроника, специальные покрытия, химические технлогии и т. д. Широко распространено легирование оксидных материалов различными элементами, такими как Al, Bi, Zn, Co, Sn, Ti, B, Sb и другими с целью тонкой настройки их физико-химических свойств. В частности, отдельный интерес представляет легирование гексаферрита бария алюминием, так как это позволяет изменять такие важнейшие параметры, как намагниченность насыщения (σ S ), коэрцитивную силу ( HC ), коэффициент прямоугольности петли гистерезиса ( K ), а также влиять на поле анизотропии и микроволновые свойства материала. Так как в случае получения BaAl x Fe12-x O19 классическим керамическим методом требуется тщательное перетирание исходных материалов, проведение предварительного спекания, высокая температура (выше 1300 °C) и длительность синтеза, было решено опробовать альтернативный метод получения замещенного алюминием гексаферрита бария. В качестве такового нами был выбран метод самовозгорания (self-combustion method). В ходе синтеза готовился раствор нитратов соответствующих металлов с лимонной кислотой. После нейтрализации и упаривания раствора, полученная масса нагревалась в муфельной печи для проведения процесса самовозгорания и удаления остаточного углерода. Финальное спекание образцов состава BaAl x Fe12-x O19 (при х = 0, 1, 2 и 3) проводилось в муфельной печи с презиционным регулятором температуры при 1100 °С в течение 4 часов. Полученные образцы исследовались методами порошковой дифрактометрии, сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа. Установлено, что метод самовозгорания позволяет получить гомогенные образцы замещенного алюминием гексаферрита бария при более низкой температуре по сравнению с классическим керамическим методом. Также были установлены параметры структуры полученных образцов. Опробованный метод не только позволяет получать замещенный алюминием гексаферрит бария при меньших температурах, но и дает возможность легирования ферритов высоколетучими элементами.
Бесплатно
Статья научная
Определен параметр растворимости для позитивного фоторезиста на основе новолачных смол и орто-нафтохинондиазидов. Параметр растворимости использован для изучения растворимости фоторезистов в обычной и «взрывной» (обратной) фотолитографии. Изучено влияние присутствия водородных связей на изменение величины параметра растворимости. Рассчитано изменение параметра растворимости фоторезиста при экспонировании его УФ светом. Предложены критерии отбора состава проявителя для позитивных фоторезистов для осуществления «взрывной» (обратной) фотолитографии.
Бесплатно
Исследование кинетики цементации кадмия в присутствии ПАВ
Статья научная
Целью данной работы является изучение кинетики цементации кадмия порошком цинка в водных средах в непрерывном режиме с использованием ионоселективного кадмиевого электрода. Восстановление кадмия из водных растворов проводили порошком цинка, крупностью от 63 до 200 мкм. В ряде опытов проверяли влияние на процесс цементации кадмия катионоактивного флокулянта Besfloc K6645. Процесс проводили в области температур от 30 до 50 °С при непрерывном перемешивании со скоростью 200 об/мин верхнеприводной мешалкой. Кинетические кривые записывались с использованием кадмий-селективного электрода. Кинетические кривые условно разбивались на линейные участки. К каждому участку были проведены касательные, что позволило определять кажущиеся константы скорости по уравнению первого порядка и коэффициенты режима по уравнению Ерофеева - Колмогорова. Повышение температуры оказывает положительное влияние на цементацию. Введение в электролит флокулянта в количестве 70 мг/л снижало степень цементации от двух до трех раз за период времени 600 с. Полученные данные позволили рассчитать энергии активации скоростей процесса на линейных участках кинетических кривых, которые составили ориентировочно 46, 32 и 11-13 кДж/моль на первом, втором и третьем участке соответственно при проведении восстановления без добавки флокулянта и 117-130 и 82-85 кДж/моль в присутствии флокулянта Besfloc K6645. Показано, что в присутствии флокулянта происходит возрастание энергии активации, особенно на первом участке, характеризующемся замедленной скоростью цементации. В работе отмечено влияние добавки Besfloc K6645 на продолжительность начального участка кинетических кривых цементации.
Бесплатно
