📄Работа №132818
Тема: СТРАВНИТЕЛЬНАЯ КРИСТАЛЛОХИМИЯ СУЛЬФАТОВ И СЕЛЕНАТОВ УРАНИЛА
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
геология и минералогия
Объем:
55 листов
Год:
2022
Просмотров:
77
4215
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 2
1. Обзор литературы 3
1.1 Общие сведения об изоморфизме 3
1.2 Уран. Общие сведения 4
1.3 Минералы урана 5
1.4 Топологии кристаллических соединений 10
1.5 Систематика органо-неорганических сульфатов и селенатов уранила. 12
2. Экспериментальные исследования 22
2.1 Реагенты и посуда 22
2.2 Методы постановки синтезов 22
2.3 Рентгеноструктурные исследования 25
2.4 Электронно-зондовый микроанализ 26
2.5 Описание структур 26
2.6 Анализ полученных структур. 38
3. Выводы 39
4. Список литературы 41
Приложение 1. 51
Приложение 2. 52
Приложение 3. 53
Приложение 4. 54
1. Обзор литературы 3
1.1 Общие сведения об изоморфизме 3
1.2 Уран. Общие сведения 4
1.3 Минералы урана 5
1.4 Топологии кристаллических соединений 10
1.5 Систематика органо-неорганических сульфатов и селенатов уранила. 12
2. Экспериментальные исследования 22
2.1 Реагенты и посуда 22
2.2 Методы постановки синтезов 22
2.3 Рентгеноструктурные исследования 25
2.4 Электронно-зондовый микроанализ 26
2.5 Описание структур 26
2.6 Анализ полученных структур. 38
3. Выводы 39
4. Список литературы 41
Приложение 1. 51
Приложение 2. 52
Приложение 3. 53
Приложение 4. 54
📖 Введение
Результатом развития ядерной промышленности является возросший интерес к соединениям урана. Сейчас уран используется в основном в сфере производства топлива ядерного типа для атомных электростанций.
Результатом использования урана является проблема обращения с радиоактивными отходами: восстановление, переработка, утилизация, хранение (краткое и долгосрочное), захоронение.
Также на месторождениях урана происходит вторичное преобразование минералов урана при их контакте атмосферными и подземными с водами. Поведение вторичных соединений урана сильно изменяется в зависимости от их химического состава и химического состава среды, в которой они находятся. Таким образом, вторичное преобразование минералов урана может привести к его мобилизации и загрязнении им окружающей среды.
Для успешного решения перечисленных выше проблем необходимо тщательное изучение кристаллохимических и физических свойств соединений урана.
Гибридные органо-неорганические соединения представляют большой интерес с точки зрения материаловедения, так как очень схожи по строению и генезису с минералами, а небольшие органические катионы сравнимы по размеру и роли с крупными щелочными катионами, но обладают существенно отличным функционалом. Подобные гибридные органо-неорганические соединения, содержащие в качестве комплексообразователя ион уранила (UO2)2+, а также сульфат- и селенат-ионы: [SO4]2- и [SeO4]2-, соответственно, и органическую молекулу различной формы и размера, выступающую в качестве положительно заряженного темплата, являются объектами исследования в данной работе.
Стоит отметить, что в отличии от сульфатов и селенатов уранила, содержащих неорганические лиганды, органо-неорганические соединения уранила в обзорных работах освещаются не так часто, что делает их более актуальными для исследования.
Целью работы является изучение явления изоморфизма на примере сульфатов и селенатов уранила с органическими протонированными молекулами, постановка синтезов и изучение кристаллохимических характеристик синтетических соединений.
Задачи:
1. Поиск информации в базах данных об уже имеющихся кристаллических структурах сульфатов и селенатов уранила;
2. Классификация органо-неорганических соединений урана и создание сводной таблицы для поиска изоструктурных соединений с группировками [SeO4]2- для соединений с группировками [SO4]2- и наоборот;
3. Заполнение «пробелов» в таблице - постановка синтезовпо уже имеющимся данным о молярных соотношениях элементов, но с заменой серной кислоты на селеновую и наоборот.
По итогу составления таблицы решено было заполнять «пробелы» среди соединений с молекулами изопропиламина, размер которых сопоставим с крупными щелочными катионами.
Результатом использования урана является проблема обращения с радиоактивными отходами: восстановление, переработка, утилизация, хранение (краткое и долгосрочное), захоронение.
Также на месторождениях урана происходит вторичное преобразование минералов урана при их контакте атмосферными и подземными с водами. Поведение вторичных соединений урана сильно изменяется в зависимости от их химического состава и химического состава среды, в которой они находятся. Таким образом, вторичное преобразование минералов урана может привести к его мобилизации и загрязнении им окружающей среды.
Для успешного решения перечисленных выше проблем необходимо тщательное изучение кристаллохимических и физических свойств соединений урана.
Гибридные органо-неорганические соединения представляют большой интерес с точки зрения материаловедения, так как очень схожи по строению и генезису с минералами, а небольшие органические катионы сравнимы по размеру и роли с крупными щелочными катионами, но обладают существенно отличным функционалом. Подобные гибридные органо-неорганические соединения, содержащие в качестве комплексообразователя ион уранила (UO2)2+, а также сульфат- и селенат-ионы: [SO4]2- и [SeO4]2-, соответственно, и органическую молекулу различной формы и размера, выступающую в качестве положительно заряженного темплата, являются объектами исследования в данной работе.
Стоит отметить, что в отличии от сульфатов и селенатов уранила, содержащих неорганические лиганды, органо-неорганические соединения уранила в обзорных работах освещаются не так часто, что делает их более актуальными для исследования.
Целью работы является изучение явления изоморфизма на примере сульфатов и селенатов уранила с органическими протонированными молекулами, постановка синтезов и изучение кристаллохимических характеристик синтетических соединений.
Задачи:
1. Поиск информации в базах данных об уже имеющихся кристаллических структурах сульфатов и селенатов уранила;
2. Классификация органо-неорганических соединений урана и создание сводной таблицы для поиска изоструктурных соединений с группировками [SeO4]2- для соединений с группировками [SO4]2- и наоборот;
3. Заполнение «пробелов» в таблице - постановка синтезовпо уже имеющимся данным о молярных соотношениях элементов, но с заменой серной кислоты на селеновую и наоборот.
По итогу составления таблицы решено было заполнять «пробелы» среди соединений с молекулами изопропиламина, размер которых сопоставим с крупными щелочными катионами.
✅ Заключение
В ходе данной работы были получены навыки работы с кембриджской структурной базой данных CCDC (CambridgeCrystallographicDatabase). По данным базы данных CCDCбыла составлена и проанализирована сводная таблица с основными кристаллографическими параметрами и топологиями существующих на данный момент синтетических органо-неорганических кристаллических соединений уранила, содержащих группировки (SeO4)2- и (SO4)2-.
В результате анализа сводной таблицы было выявлено, что среди соединений, содержащих группировки (SeO4)2- и (SO4)2- структурными аналогами являются лишь 12 соединений.
В рамках работы было проведено несколько экспериментов для создания недостающих структурных аналогов для соединения [C3H10N]2[(UO2)2(SeO4)3(H2O)](H2O) и для полученного в ходе экспериментов нового соединения [(CH3)2C(NH3)]2[(UO2)6(SO4)7(H2O)2].
В результате экспериментов было получено 4 соединения: [(CH3)2C(NH3)]2[(UO2)6(SO4)7(H2O)2] (1), [(CH3)2C(NH3)]2[(UO2)2(SeO4)3(H2O)](H2O) (2), [(CH3)2C(NH3)]4[(UO2)2(SeO4)3(H2O)](H2SeO3)(H3O) (3),[(CH3)2C(NH3)]2[(UO2)2(SO4)3(H2O)](H2O) (4), из которых соединения1, 3, 4 являются новыми. Монокристаллы соединений были изучены методом монокристалльного рентгеноструктурного анализа, с использованиемдифрактометраSynergy(ресурсный центр «Рентгенодифракционные методы исследования» СПбГУ).Химический состав соединений1 и 4 был дополнительно изучен с помощью сканирующего электронного микроскопа Hitachi TM 3000, в результате чего подтвердились полученные в ходе рентгеноструктурных исследований соотношения тяжелых элементов.
Соединения 2, 3 и 4 были получены методом изотермического испарения. Тогда как соединение 1 было получено двумя разными методами: методом изотермического испарения и гидротермальным методом, что демонстрирует широкие термодинамические пределы устойчивости данного структурного комплекса, что может быть перспективно с точки зрения решения материаловедческих задач.
Топологии слоев соединений (2, 3 и4) идентичны, однако для них наблюдается геометрический изомеризм.
Таким образом, результаты работы демонстрируют способность образования изоструктурных соединений, что, по аналогии с проведёнными исследованиями в сугубо неорганических системах уранила[7, 88], указывает на вероятность существования изоморфных сульфат-селенатных серий для данных фаз с замещениями как в катионной, так и в оксоанионной частях. В тоже время, результаты кристаллохимических исследований и топологического анализа всех известных соединений изученных групп, явно указывают на сложные кристаллохимические ограничения в плане реализации изоморфизма, так как существование изоструктурных фаз с различной оксоанионной частью (S и Se)пока подтверждено всего в 16 случаях из 157, учитывая новые соединения, представленные в данной работе.
В результате анализа сводной таблицы было выявлено, что среди соединений, содержащих группировки (SeO4)2- и (SO4)2- структурными аналогами являются лишь 12 соединений.
В рамках работы было проведено несколько экспериментов для создания недостающих структурных аналогов для соединения [C3H10N]2[(UO2)2(SeO4)3(H2O)](H2O) и для полученного в ходе экспериментов нового соединения [(CH3)2C(NH3)]2[(UO2)6(SO4)7(H2O)2].
В результате экспериментов было получено 4 соединения: [(CH3)2C(NH3)]2[(UO2)6(SO4)7(H2O)2] (1), [(CH3)2C(NH3)]2[(UO2)2(SeO4)3(H2O)](H2O) (2), [(CH3)2C(NH3)]4[(UO2)2(SeO4)3(H2O)](H2SeO3)(H3O) (3),[(CH3)2C(NH3)]2[(UO2)2(SO4)3(H2O)](H2O) (4), из которых соединения1, 3, 4 являются новыми. Монокристаллы соединений были изучены методом монокристалльного рентгеноструктурного анализа, с использованиемдифрактометраSynergy(ресурсный центр «Рентгенодифракционные методы исследования» СПбГУ).Химический состав соединений1 и 4 был дополнительно изучен с помощью сканирующего электронного микроскопа Hitachi TM 3000, в результате чего подтвердились полученные в ходе рентгеноструктурных исследований соотношения тяжелых элементов.
Соединения 2, 3 и 4 были получены методом изотермического испарения. Тогда как соединение 1 было получено двумя разными методами: методом изотермического испарения и гидротермальным методом, что демонстрирует широкие термодинамические пределы устойчивости данного структурного комплекса, что может быть перспективно с точки зрения решения материаловедческих задач.
Топологии слоев соединений (2, 3 и4) идентичны, однако для них наблюдается геометрический изомеризм.
Таким образом, результаты работы демонстрируют способность образования изоструктурных соединений, что, по аналогии с проведёнными исследованиями в сугубо неорганических системах уранила[7, 88], указывает на вероятность существования изоморфных сульфат-селенатных серий для данных фаз с замещениями как в катионной, так и в оксоанионной частях. В тоже время, результаты кристаллохимических исследований и топологического анализа всех известных соединений изученных групп, явно указывают на сложные кристаллохимические ограничения в плане реализации изоморфизма, так как существование изоструктурных фаз с различной оксоанионной частью (S и Se)пока подтверждено всего в 16 случаях из 157, учитывая новые соединения, представленные в данной работе.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.