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1、过饱和M g S 0 4 溶 液结 构的X 射线 衍射 研究 房春晖 ( 中 国 科学眺 趁翻 砚 究 场洒先7 1 0 0 4 3 ) 摘要: 用x扮 幼 衍 射 法 研 究了 过 饱 和M g SO4 落 滚” 的 水 合 幼 构 。 用 皿 脸 费 全 舰 月 r = 0 .6 1 8 V s rt r0 推 晰实 脸 衍 封曲 续的 结 构 帕 应.面 一 个r a 0 .6 1 8 x 4 W s 阅 迷 绪 构西 盆 曲 级的 峰。 结 构 棋组的 计 算表明， 过饱和 愁 被中 存在 粉水共 事离子对和接 触离 子对。 关抽词: 液 相 结 构 ， 过 饱 和 溶 滚 . M g
2、 S O 4 . X 封 级 衡 射 Fi n n缺湘川脚卜刁j隋知妈目爪帕峭狠院扮 . 救 过娜翻翻翻抽妹日院， 不仅 对 于 从 幼 钧这 个 侧 乖上阅 迷 水 趁 休蔽目翻脚口阴叻门湘早称门 万且 对于 娜 邢 大面 积 相 交 翻 肠 体 生 长 典 有 实 际 盆 义 。 文 旅 中 组 月 的M O S 0 4 水 摘 徽 幼 物的 研 究 还 视 月限 于 未 饱 和 落 彼 的X封 幼 衡 射 决 R . 刀 ， 面 且和公翻礴应季 常 有 限 。 本 工 作 用 魏 们 新 近 炭 瓜的. 一 纽 粉 末 衡 封 么帕洲 定 液 体 结 构 的 翻 执户) 进 行 了2 5
3、 M 9 S 0 4 过 饱 和 抽 彼 绪 钧 的 研 究 进行 了 衍射 妞 招的 处 理。 本文 报 道 过饱和M g S 0 4 落 液的 时阅 平均 结 构的 研 究结 果， n 详 细 讨 论 水合旅 玻很 离于绍-配位层和水合徽离子的 第一配位层和 绍二 配位层旅子阔 距。 其中 滋饱和洛液中 M 8 S 时孩 臼 离 子 对 的 形 成 泥 基 现 介 抽 态 的 过 饱 和M B S 0 4 水 摘 被 相 对 钧 定 存 在 的 结 构 很 口 。 门门n门n 1 . 实脸 1 . 1 样品配翻及分析 七 水 翻 脚 目 蔺 孩 A R ) M 提 纯 后 肠 备 脚 鹿
4、用 配 合 摘 定 法 侧 定 样 品 摘 液 中M g r 离子 浓 度 为3 3 4 m o l 口。盐水卑尔比为1 : 1 5 .6 。 过饱和度 为 1 1 .3 % e由 于 所配翻 祥品为 过饱和溶 被， 很 难用 密 度 知 脸翻 定 浪 彼 密 度。 所以 采 用 我 灯i ft 的 密 度 计 算 公 式， - n n 7 r Ig ( P / P o ) 0 E I( l / P 。 一 V ,o / M ) - W / 2 3 0 .2 5 8 5 1 ( 1 ) 式 中P 。 水 的 密 度 ， M为 分 子 盈， 在 海 水 作 为 今 考 奋的2 5 下 的 n m
5、 g S O 4 标 准 偏 脚 尔 体 积V ,o 为 1 .9 0 c m s - m o r e ， 也 取自 于 文 匆 卜 。 级 吸 收 用 子 为2 .6 一。 门nnnn 1 .2衍射侧f 液体样品池 为 了 决 液 体 样 品 的 盛 放 间 吸 专 口 设 计 侧 作了 在 。 0 -2 0 砚x - ,射 绷 衍 射 仪 上 使 用 的 能 获 丹 最 大 衍 射 强 度 的 超 厚 值 扭 液 体 样品 池 。 其 恒 组 恤 度 范圈。 一 T 0 0 9 C 桓扭 箱 度 在3 0 .2 七 内 。 样 品 池 窗to 材 料 选 用 厚 度 为。 .0 1 2 m
6、 m 的 怕 梢。 侧 皿 沮 度 为2 5 9C , 与自 由 表 面 衍 射 的B - . 妞衍封仅比 较. 该方 法特别 适合于过 饱和 溶浪的 栩 射研 究。 国 家自 然科学荃金项目 一 卫1 国 i 翻落 万不 一 丁 长 ，. 走写 一 洲皿条件 采 用 日 本 理 学。 /m a x 3 8 X 射 绝 肠 末行衍射 侧t. 燕目任系统采用摘 华 月t系 统。冷却水系统采用两套水循环系 统， 其中内 拍环系统采用燕 侣水， 外 循环采用自 来 水。 洁 用故长较姐的M o K 。 固 定花。 侧盆翻先进行了 月角仪光 轴调盆瀚准试 样的 衍射 角检脸 和计获 装里的往正。 衍射
7、侧采用石里单色 翻， 以 抑翻成减弱康普 翎徽射和荧光辐射等奇 生衍射 的 形 晌。 用 彼 离 分 析 器 使 衍 射 线 进 一 步 单 色 化 实 毅 的 管 压、 管 流 分 别 为5 2 .5 k V 和3 5 m A ,一 用 不同13 5 和s s 狭绝对不同固 定时间 ， 分五 段进行步 进交 纽 扫描， 2 0 角的 测纽 范围 是3 - 1 0 5 0 在相同 条件下 对空样品 他窗口 进行两次 侧盆。 用较长的固 定时间， 以 保证累积 计盆达到l o 点 以上浪计橄耳统计视遨独制在 . %以内。 2 橄据处理 空 样 品 抢 窗口 双 度 采 用 我 们 m m 导 出
8、 的 平 板 样 品 他 反 射 法的 校 正 公 式 f V *2 1 T 二口 ) 进 行 校 正。式中卜 是 宙口 材 料的 线 吸 收 因 王丁 是 以，为 单 位 的 窗口 材 科 铂 梢 的 厚 曳 0 是 徽 射角的一半。经过份.校正和液体的吸收校正后.将五段交亚洲t的液体衍射强度换算成 I r 2 D S S S 抉 级 对的 衍射 组 度。 然后进 行 盆 犯 平括 、 极化 校 正、 黄 光 翻 剐 触 亚和 多皿 傲 射 校 正， 由 相 日 实 脸条 件 侧 定的M n ( N O 3k 6 H 2 0洛 液 的 衍 绷脚洲阵 d e ll s ) 函 效并 进 行 不
9、 相 千 徽 封 校 正。 用 商 角 法和 积 分 祛联 用 计 算 标 度 因 王 将 任 生 单 位的 衡 别 翎 度标 度 到 电 于 单 位 。 采 用 洲 节 荧光翻封 大小浏网阱标皮 技术的 反盆对比比 深消到旧附称度因子趋于 一致。 落液 结构函 数的 计算 滋午式计 算: t. . 7 .8 1的小味用应的 旅子间 距 为 0 3 2 n m , 可 指 认为。 心和M g - S 相 互 作 用; 0 s .S V N 味对应的 耳子甸 距为 0 .2 9 m n ,是 常 见的 组艘 O -0 相互作用月 U l f体 水 合 徽离于的顶点水分子之间的相互作 用 ; .
10、3 7 1 的 宽 峨主 要 包含M g -0相 互 作用借也。 匆.匆 ，1 . 甲 阮 1 伪.口如. 一 . ill 材 孚 1 ) ，:勺.阮 ，七翻.、.日之3. 1 盆1 . 叻. . . 诊 . 即 加盆 肠 . .加 . . . . . 翻 . 匕. 心 月廿， 。 . 山 . 如 自 目怕回 目 洲 目 .目 目 白 .， 臼 . 卜 日日 如月 白山曰翻 3 . 2 液体结构西救曲线的黄金规到 尽 愉 旅 构函 致找 ， 血含 了 大 皿 的 姐 程 有 序 结 构 的 伯 息面 不 包 含与 液 体 结 构无 关的 散 射 部 先然 面文雌中 未 对结构西效 进行任佣阅
11、述。 采用经 脸公 式 r - 0 .6 1 8 x 4 r d s ( 1 0 ) 对 结 拍 倒出时推健 系 效0 .6 1 8 与 贫 金分 侧 串 翻 然巧 合。 在 放 大的。 心 ) 一 曲 线 上， 所 有 峰 娜 流 晰 可 拼 。 如 田2 粗 实 级 所 示， 位 于2 1 n rri ， 的 主 味 对 应0 .3 7 ，的S -F t 2O 距 离 ; 位 于2 7 n n i r 的 蛛 月 应绝 性0 -0距 离 ; 位 于3 1 。 二 . , 的 峨 对皮0 .2 5 n 。 的 硫 破 很 离 子 内。 一距 离 ; 在 放 大 的 加 权 结 构 函 旅 留
12、 上 ， 在 相 消 作 用 较 级 的 谷 庄3 9 nn-， 出 现 的 峰 ，对 应m g -O 距 离 ;位 于5 2 n 。 一 的 相互作 用浦应S -0距离; 由于H原子 徽用 位 叻很 低， 水分 子内O - H相互 作用又弱又 宽出 班在 5一 肋n rt i o 一一.飞1 甄 夏iii 1 r lm一 一下，一一一一一下甲一 .)A A t-I一“ v .V V v犷 从 _ 、- 相:，0门闷， .lx尹夕1产月.忿. 3 . 3 径向 分布困 傲定性分析 圈3 表 明 ，困 尼因 子为8 x I I s n 韶的 实 脸D ( r ) 4 x 肠峰比 实 获 衍 射
13、曲 线 和 结构函教曲线上的峰更加敏锐。与 C a m i n i t i的 2 .6 m o lL i 未饱和 M 9 9 0 4 溶 液( 1 :2 0 ) G ( r ) 一 r 曲 线比 较滩 加了。 .2 5 n m和0 . 3 2 n m两个峨0 .4 n m 的相 互作用变强 ,0 .4 2 n m的M g - H 2 0 相互 作用变 弱。 表明 拍粉浓度的 增加 ， 溶液中 可此形成 不对 称水合的 水分 子 共享离子对和接触离子对。与 S m 的. 2 5 和1 .4 0 M 9 S O 4 落 液 0 1 一 4 9 获.的侧r ) 一 r 曲线 形状相 近。 0二 ，一
14、一 d - xv r i. 6 ! fth k o . Md a . a口口. ， . . .1 0 .肠 目 目仙肠 】 . 份 卜卜， 、. 么 娜草 目中。 .9 g n m的 水分 子内H -0峨1 .5 ， 的 旅 徽 报离子内S -0味2 .0 5 n m的 水合候离 于策一 配 位 层M g - H 2 0峰 和。 .2 5 n m的 碗 酸 很 离 子内。 s O s 峨具 有很 大的 确 定 性.0 .2 9 n m为 组健0 -0 峨包 含 水 合 懊离 子 第- 配 位 层水 分 子与 第 二 层 水 分 子 或价 徽根 上的 载 原子H 2 0 ( 1 ) -H 2 0
15、 ( 1 l ) ( O S ) . 八面 体 顶点c is - H 2 0 ( t ) -H 2 0 ( T ) 冰合 硫酸 很离 子中。 s - H I O , 以 及配位 数为4 的自 由 水或 本体水的 相 互 作 用。 0 3 2 n m 的 峰 包 括 接 触 离 子 对的 特 征 峰M g - S 和 硫 酸 根 离 子 权 原 子 与 另 外 一 个 粼 原 子 上的 水分 子的。 a - H 2 0 ( 2 湘互作用。 日若距 离增大龙程有序作用减弱.而长 很无序 作用增弓。 0 .4 m n 左 右的 相 互作 用是相 当 复 杂的 。 位 于。 A n t n 蜂 州为O
16、 s - H 2 0 ( 3 ) .峰的 左 扁包含S - H 刃和 接 胜离 子对中 傲离子与旅触很离子中 未 镇合的 另外三 个权原子的相 互作用。 峰右侧投有明 显的 肩 娜 特 征 .但 依 次 分 布 粉 人 面 体 水 合 镁 离 子 中l r a n r -H 式 甲 州试 X D ,M g - H 水 X i i ) 和。 r H 2 0 ( 4 湘互 作用。 3 .4 模型的定皿 计算 为了获得比1 ( s ) , A ( s 用 D ( r )更为译尽的结构信息滋行了 撰互结构西效的计算和 结 构 今 分 角 幼 件。 1 6 4 s 1 6 .7 n t i 棋 组 计 算 的 结 果 见 表1 ,R - O M. 如图2 所 示 ,2 5 n m ，
