CC BY
4Радиояркостные и диэлектрические свойства водных растворов неэлектролитов в миллиметровой области спектра
А.Ю. Ефимов1, А.К. Лященко1
1-Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН Россия, 119991 Москва, Ленинский проспект, 31 e-mail: aleksey301291@mail.ru
С помощью высокочувствительного радиометра на частоте 61.2 ГГц впервые изучены радиояркостные характеристики водных растворов неэлектролитов (формамида, диметилформамида, ацетамида, диметилацетамида) в широкой области концентраций при 298 К. Они сопоставлены с расчетными данными из диэлектрических спектров в миллиметровой (мм) области спектра. Показано хорошее согласие экспериментальных и расчетных радиояркостных параметров в начальной области концентраций, где преобладают гидратационные изменения воды в растворах (за исключением диметилацетамида). Эти концентрационные интервалы соответствуют начальным участкам на графике (см. рис.), где представлены концентрационные зависимости ДТя (разность радиояркостных температур) для всех изучаемых систем. Для растворов диметилацетамида с ростом концентрации неэлектролита наблюдается расхождение рассчитанных и измеренных параметров радиояркости. Это может быть связано с разными вариантами расчетов и выбором диэлектрической модели спектра. Таким образом, открываются возможности для более точного подбора релаксационной модели для описания спектров в сантиметровой (см) области.
Для всех изученных систем характерны однознаковые изменения радиояркостных параметров при переходе от воды к раствору. Это отличает их от растворов электролитов, где разнознаковые изменения могут быть связаны с наличием ионных потерь. В ряду неэлектролитов наблюдаются отличия гидрофобной и гидрофильной гидратации, причем с ростом количества неполярных групп в растворенной молекуле, эффекты излучения и радиояркости растут. Заранее предсказать суммарные изменения не представляется возможным из-за наличия взаимовлияний полярных и неполярных групп молекул. Суммарный эффект установлен на основе измерений собственного излучения растворов в мм области спектра.
Радиометрия может успешно зарекомендовать себя как метод дистанционного экспресс-анализа изменений концентраций и свойств растворов с различными структурными эффектами гидрофильной и гидрофобной гидратации.
Работа выполнена при поддержке программ фундаментальных исследований ИОНХ РАН и РФФИ № 19-03-00033.
дтя, ь
i
/ la
-~36
4Г>
4»
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00
Молнльность, моль/кг НЮ
Рис. Разность радиояркостных температур раствор - вода по расчетным (а) и экспериментальным (б) данным на частоте 61.2 ГГц. Растворы: 1а, 1б - диметилформамид; 2а, 2б - диметилацетамид; 3а, 3б - ацетамид; 4а, 4б - формамид.
