CC BY
4ПЛЕНАРНЫЕ ДОКЛАДЫ
СТРУКТУРИРОВАНИЕ ВОДНЫХ И НЕВОДНЫХ РАСТВОРОВ: ДАННЫЕ ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И РЕЗУЛЬТАТОВ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Кононов Л.О.
Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского Российской академии наук, 119991, Россия, г. Москва, Ленинский просп., 47
К настоящему времени установлено (см. [1-4] и указанные там ссылки), что большинство макроскопически гомогенных водных и неводных растворов разнообразных низкомолекулярных веществ, использующихся в повседневной жизни и обычной лабораторной практике, структурировано (неоднородно) на нано- и мезо-уровне (размер неоднородностей, «супрамеров» в нашей терминологии [4], варьирует от ~1 нм до 102—103 нм). Этот новый тип «слабого» (если судить по величине энергии взаимодействия, которая не превышает £ВТ [3]), но крайне эффективного и самопроизвольного структурирования жидкостей, долгое время не привлекал внимание исследователей; и только недавно была выявлена его важность для адекватного описания реакций и других химических процессов (см. [4-7] и указанные там ссылки). Эти неоднородности, детектируемые прежде всего с помощью светорассеяния и анализа треков наночастиц, не являются (нано)пузырьками газов [1], на что также указывает корреляция данных светорассеяния с данными поляриметрии (для растворов хиральных веществ) и результатами химических реакций. Наиболее вероятной причиной их (по-видимому, кинетической) устойчивости (до 3 лет) и вездесущности в настоящее время считается [1,2] супрамолекулярная агрегация молекул растворенного вещества (и растворителя) на сольвофобных (микро)примесях , неизбежно присутствующих хотя бы в следовых количествах в всех химических веществах конечной чистоты даже после дополнительной очистки в лабораторных условиях (необходимо подчеркнуть, что «не существует абсолютно чистых веществ» [1]).
Структурирование «обычных» растворов заставляет предполагать, что химические свойства растворенных веществ должны зависеть от структуры их растворов. Более того, изучая особенности реагирования веществ в растворах, можно получить информацию о структуре растворов. Иначе говоря, химическая реакция, проводимая в растворе, является инструментом изучения структуры этого раствора. И наоборот, для корректного обсуждения реакционной способности и результатов химических реакций необходимо учитывать не только строение молекул реагентов, но и структуру реакционного раствора, модулирование которой дает в руки химиков-синтетиков новый мощный инструмент влияния на результаты реакций.
В докладе будут представлены собственные и литературные данные по изучению структуры водных и неводных растворов с помощью светорассеяния, поляриметрии, ИК-спектроскопии и химических реакций. Особое внимание будет уделено обнаруженному в ходе наших исследований феномену существования «критических» концентраций, при которых концентрационные зависимости количественных характеристик физических свойств раствора или/и результатов химической реакции (выход, стереоселективность и др.) согласованно претерпевают изломы. Эти «критические» концентрации, по-видимому, разделяют области концентраций с различной структурой раствора, для которых характерно образование супрамеров различного строения, и, значит, различающихся своими химическими свойствами.
