Оглавление
Введение 3
Глава 1. Обзор литературы 5
Глава 2. Методы измерения диэлектрических параметров 26
2.1 Широкополосная методика измерения диэлектрической проницаемости 31
2.2 Расчет диэлектрической проницаемости 31
2.3 Анализ погрешностей 34
Глава 3. Определение диэлектрических параметров водного раствора трис 35
3.1 Подготовка о бразцов 3 5
3.2 Описание экспериментальной установки 36
3.2.1 Проведение эксперимента 38
3.2.2 Процедура аппроксимации 39
3.3. Обсуждение результатов 41
Заключение 45
Список использованных источников 46
Изучение свойств ассоциированных жидкостей с водородными связями является важной научной задачей, актуальной в таких областях знаний как биология, химия, медицина, фармакология. Вода является самым популярным в мире растворителем. При исследовании свойств различных водных растворов органических соединений кислотно-щелочной баланс (pH) может смещаться как в кислую сторону, так и в щелочную. Для того чтобы избежать смещения pH общепринятым методом является добавление к растворителю буферного компонента трис(гидроксиметил)аминометана (HOCH2)3CNH2(трис). Трис поддерживает pH в пределах 7-9. Он используется в медицине, молекулярной биологии и биофизике для растворения нуклеиновых кислот [1]. Однако, информации о механизмах взаимодействия трис с растворителем (водой) в литературе мало. Особенно это касается диэлектрических свойств водных растворов трис. Поэтому исследование механизмов диэлектрической поляризации и релаксации водных растворов трис является актуальной задачей.
Диэлектрическая спектроскопия позволяет наблюдать за динамикой движения как отдельных молекул, так и их ансамблей, определять какие процессы происходят в веществе в различных областях частот. Измерения диэлектрических спектров в широком диапазоне температур дает возможность отслеживать структурные и динамические изменения механизмов релаксации. В ряде работ [2,3] высказывается мнение, что при резком замораживании структура растворов не отличается от структуры в жидком состоянии, меняются только временные характеристики вращательной и трансляционной подвижности. При замораживании пик диэлектрических потерь смещается в низкочастотную область, есть вероятность увидеть на диэлектрических спектрах вклады от различных фаз смесей вода-трис (молекулы трис, молекулы воды, гидратированные молекулы трис) это в свою очередь позволит оценить количественные параметры характеризующие структуру и динамику перестройки сетки водородных связей в смесях вода - трис.
Поэтому целью этой работы является исследование диэлектрических свойств водных растворов трис в широком частотном и температурном диапазонах на спектрометре Novocontrol BDS-80.
В результате выполнения работы были приготовлены водные растворы трис в диапазоне концентраций х = 0.1 + 0.9 с шагом 0.1 мольных долей. Измерены диэлектрические спектры приготовленных образцов. Вычислены диэлектрические параметры: время релаксации т, амплитуда диэлектрической дисперсии Де. Из анализа полученных температурных зависимостей можно сделать следующие выводы:
1. Механизмы релаксации в растворах трис-вода аналогичны механизмам релаксации для льда.
2. С увеличением концентрации трис в растворе растет упорядоченность дипольных моментов, в диапазоне концентраций х = 0.6 + 0.7 меняется динамическая структура раствора.
3. Анализ кривых ДСК позволяет сделать вывод, что излом на зависимостях т от 1000/T является следствием смены механизмов диэлектрической релаксации, а не фазовых переходов первого рода.
