Зміст
Введення
. Теоретичні та експериментальні методи вивчення бінарних розчинників і розчинів в них (Літературний огляд)
.1 Методи комп'ютерного моделювання
.2 Експериментальні методи вивчення розчинів
.3 Термодинамічні функції розчинення і сольватації
.4 Уявлення про сольвофобном ефекті
.5 Спектроскопічні дослідження водно-органічних розчинників
.6 Предпочтительная сольватация
.7 Методи IKBI і QLQC
.8 Вивчення кращою сольватації в змішаних розчинниках методом ЯМР-спектроскопії
.9 Зв'язок між складом бінарної суміші розчинів і параметром полярності (ET)
. Постановка завдання
. Експериментальна частина
. Обговорення результатів
Висновки
Список літератури
Введення
Складність і різноманітність закономірностей, яким підкоряються властивості розчинів різних речовин, роблять хімію розчинів однієї з найважчих областей фізичної хімії. Тим не менш, розчини оточують нас всюди і їх практичну значимість важко переоцінити.
Вивчення міжмолекулярних взаємодій (ММВ) має фундаментальне значення для розуміння того, як атоми і молекули організовані в рідинах. Тому воно є одним з актуальних напрямків сучасної фізико-хімічної науки. Однією з недостатньо вивчених проблем є поведінка молекул, розчинених у асоційованих рідинах. Такі рідини часто зустрічаються як у живих системах, так і в багатьох галузях промисловості.
Серед усіх асоційованих рідин особливе місце займає вода - одне з найпоширеніших на Землі сполук, яка має ключове значення для живих організмів на Землі. Вода володіє унікальними властивостями, які досі не до кінця пояснені і привертають увагу наукового співтовариства.
Специфічні особливості водних розчинів органічних неелектролітів, що містять неполярні групи, пояснюють проявом «гідрофобних ефектів». Вплив даного ефекту добре простежується в таких процесах, як вкрай низька розчинність неполярних молекул у водних розчинах, освіта стійких асоціатів з великої кількості молекул - міцел і в багатьох інших процесах. Однак, роль «гідрофобного ефекту» у багатьох важливих процесах і його молекулярна природа ще до кінця не зрозумілі.
Ще однією найважливішою особливістю води є наявність міцної розгалуженої сітки водневих зв'язків. Утворення таких зв'язків з розчиненими молекулами може призводити до утворення комплексів різного складу, а також впливати на фізичні і хімічні властивості розчинів. Точно також воднева зв'язок істотно визначає структуру білків, нуклеїнових кислот та інших важливих біологічних сполук.
Поведінка води та водних розчинів часто протиставляють властивостям органічних розчинників. Зокрема, вода добре розчиняє неорганічні солі і полярні органічні молекули, в той час як в органічних розчинниках спостерігається протилежна картина: неполярні сполуки добре розчинні, а солі - ні. Більшість органічних реакцій йдуть в органічних розчинниках і не йдуть у воді. У той же час, ряд полярних органічних розчинників здатні необмежено змішуватися з водою. Властивості таких сумішей видаються цікавими і важливими. Ці бінарні суміші можуть активно застосовуватися в таких важливих процесах як екстракція, перекристалізація, в препаративної або аналітичної хроматографії в якості рухомої фази, а також у синтезі органічних сполук, де розчинник може впливати на швидкість реакції, на напрям реакції і вихід продукту.
Тому такі суміші в даний час набули широкого поширення в дослідницькій і технологічній практиці. Шляхом зміни складу суміші можна управляти властивостями розчинника, які при цьому можуть істотно відрізнятися від властивостей чистих компонентів. Добре відомо, що реакційну здатність речовин в розчині визначають термодинамічні функції їх освіти, проте для змішаних розчинників в більшості випадків закономірності зміни цих величин в залежності від складу розчинника залишаються нез'ясованими.
Поведінка розчинів в бінарних розчинниках в цілому мало вивчено експериментально, що частково пов'язане з різноманітністю можливих складів розчинників. Актуальною проблемою є вивчення термодинаміки розчинення і сольватації в бінарних водно-органічних розчинниках і впливу складу суміші і сольватной оболонки на термодинамічні властивості. Для вирішення цього завдання можуть бути використані такі методи, як:
методи Монте-Карло та молекулярної динаміки для розрахунків структури сольватних оболонок і термодинамічних властивостей молекул в змішаних розчинниках;
пряме експериментальне визначення термодинамічних характеристик, пов'язаних з ентальпією і енергією Гіббса розчинення вуглеводнів у водно-органічних сумішах;
