Нейтронні дослідження процесів самодифузії молекул у системі важка вода – гліцерин залежно від температури і концентрації

Abstract

Методом квазіпружного розсіяння повільних нейтронів досліджено процеси самодифузії молекул гліцерину в розчині важка вода—гліцерин з концентрацією гліцерину 0,046 та 0,055 мольних часток в інтервалі температур 2—10 °С. Отримано значення загального коефіцієнта самодифузії та його одночастинкової і колективної складових. Виявлено аномальну поведінку в їх температурній залежності: при Т = 3 °С і концентрації молекул гліцерину в розчині 0,046 мол. ч. спостерігається глибокий мінімум. При цьому час осілого життя молекул гліцерину в коливному стані значно зростає. Це можна пояснити тим, що молекули гліцерину при даній температурі та концентрації ефективно зв’язують молекули води, утворюючи комплекси і тим самим зменшуючи їх рухливість. Зі збільшенням концентрації молекул гліцерину вже до 0,055 мол.ч. інтенсивність дифузійних процесів різко зростає (на 40 %).

Методом квазиупругого рассеяния медленных нейтронов исследованы процессы самодиффузии молекул глицерина в растворе тяжелая вода—глицерин при концентрации глицерина 0,046 и 0,055 мольных долей в интервале температур 2—10 °С. Получено значение общего коэффициента самодиффузии и его одночастичной и коллективной составляющих. Установлено аномальное поведение в их температурной зависимости: при Т = 3 °С и концентрации молекул глицерина в растворе 0,046 мол. д. наблюдается глубокий минимум. При этом время оседлой жизни молекул глицерина существенно возрастает. Это можно объяснить тем, что молекулы глицерина при данной температуре и концентрации эффективно связывают молекулы воды, образуя комплексы и тем самым уменьшая их подвижность. Изменение концентрации молекул глицерина уже до 0,055 мол. д. приводит к резкому увеличению (на 40 %) интенсивности диффузионных процессов.

The results of studies of the selfdiffusion of glycerol molecules in a solution of heavy water-glycerol at two concentrations x = 0.046 molar fractions and x = 0.055 mol. f. in the temperature range 2-10 °С by the method of quasielastic scattering of slow neutrons are presented. The values of the total coefficient of self-diffusion and its oneparticle and collective components are obtained. Anomalous behavior has been revealed in their temperature dependence: at T = 3 °C and the solution concentration, especially at x = 0.046 mol. f., a deep minimum is observed. Herewith. the lifetime of glycerol molecules in the vibrational state increases substantially. This can be explained by the fact that glycerol molecules at a given temperature and concentration effectively bind water molecules, forming complexes and thereby reducing their mobility. The change in the concentration of glycerol molecules to 0.055 mol. f. leads to a sharp increase (by 40 %) in the intensity of diffusion processes.