CC BY
2МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ И ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
ВЛИЯНИЕ ГИДРАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИМЕСЕЙ НА КИНЕТИКУ РОСТА КРИСТАЛЛОВ KDP
ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
Охрименко Т.М.1, Лященко А.К.2, Ефремова Е.П.1
1 Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,
Россия, 119333, Москва, Ленинский проспект, 59 2Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Россия, 119991, Москва, Ленинский проспект, 31 e-mail: [email protected]
Известно, что введение в кристаллизационный раствор ряда добавок солей или неэлектролитов может приводить к заметному увеличению скоростей роста граней кристаллов KH2PO4 (KDP). Исследованию связи кинетики роста кристаллов с гидратационными характеристиками ионов или молекул примесей посвящена настоящая работа.
Гидратационные характеристики рассматриваемых ионов и молекул изучались методом СВЧ-ди-элькометрии в области максимума дисперсии воды на частотах 7-25 ГГц в широком интервале концентраций. Было показано, что в растворах KH2PO4 структурно-кинетические свойства воды практически не изменяются, поэтому действие добавок может проявляться достаточно отчетливо [1].
Кристаллы KDP выращивались в кинетическом режиме роста в течение суток в кристаллизаторе объемом 1л. Температура насыщения раствора 323К, относительное пересыщение 0,025. Измерялись скорости роста граней {101} и {100} - R(Сдоб.) в области концентраций 110-7 - 110-2 моль доб./моль KDP.
Было показано [2], что при введении в раствор добавок неэлектролитов увеличение скорости роста граней {101} кристаллов KDP связано с гидрофильной гидратацией молекул добавок (мочевина, этиленгликоль, муравьиная кислота). Напротив, примеси с гидрофобной гидратацией (изопропанол, диметилмочевина) скорость роста снижали.
Рис. 1 Рис. 2
Рис 1. Концентрационные зависимости времени диэлектрической релаксации водных растворов дигидрофосфатов лития, калия и цезия. Рис. 2. Относительные изменения скоростей роста граней (101) кристаллов KDP при введении в раствор добавок Li+ и Cs+
Исследование гидратационных характеристик другого типа добавок, а именно солей LiH2PO4 и CsH2PO4 показало, что ион Li+ имеющий существенно меньшие размеры и, соответственно, более ги-дратированный, чем ион Cs+, значительно сильнее снижает подвижность воды в растворе (рис. 1). Соответственно, при выращивании кристаллов KDP наблюдается увеличение скорости роста граней {101} в случае добавки Cs+ и уменьшение при введении в раствор Li+ (рис. 2).
[1] A. Lyashchenko, A.Lileev, Dielectric relaxation of water in hydration shells of ions, J. Chem. Eng. Data, 55, p. 2008-2016, (2010). [2] Е.П. Ефремова, Т.М. Охрименко, А.К. Лященко, Влияние добавок неэлектролитов с гидрофильной и гидрофобной гидратацией
на рост кристаллов KDP из водных растворов, Кристаллография, том 64, №4, стр. 645-649, (2019).
