|
Структура и свойства кристаллов триглицинсульфата, выращенных при низких температурах Воронежский государственный университет Научный руководитель: Сидоркин Александр Степанович, д.ф.-м.н., проф. Данная работа посвящена изучению сегнетоэлектрического кристалла триглицинсульфата (  ) – одного из самых известных
сегнетоэлектриков, выращиваемых из водных растворов. Большое влияние на
формирование свойств этого кристалла, в том числе и сегнетоэлектрических,
оказывают водородные связи в кристалле. При температуре ниже  система
водородных связей подвергается существенной перестройке, что должно найти
отражение в изменении свойств триглицинсульфата и формировании его структуры.
Таким образом, очевидна необходимость изучения диаграммы состояния системы
триглицинсульфат-вода при температуре ниже .
Для исследования диаграмм состояния водно-солевых систем нашей лабораторией предложен новый политермический способ, основанный на фракционном плавлении слитков льда, закристаллизованных из солевых растворов. При этом фиксируется время отбора фракции и объем расплава; рефрактометрическим методом определяется коэффициент преломления каждой фракции при комнатной температуре, а затем, по градуировочному графику, определяется концентрация. Строятся графики зависимостей концентрации фракций от объема расплава и объема от времени плавления. Эти графики позволяют наглядно определить эвтектическую концентрацию, – то есть координату важнейшей точки диаграммы состояния – и ход линии ликвидус. Температуру эвтектики можно определить, помещая раствор эвтектической концентрации в холодильник при различных температурах.
Рис.1. Зависимость концентрации расплава от объема расплава в системе вода-триглицинсульфат
Рис.2. Зависимость объема расплава от концентрации В состав молекулы триглицинсульфата входят три молекулы аминокислоты глицина. Поведение аминокислоты в водном растворе качественно отличается от поведения неорганических солей, что в значительной мере влияет на формирование свойств и структуры кристалла триглицинсульфата. Температурные условия кристаллизации льда и глицина близки, что частично предопределяет ход линии ликвидус и для диаграммы состояния системы вода-глицин, и вода-триглицинсульфат. В связи с этим тем же политермическим методом была исследована система глицин-вода. На рис.1 и рис.2 приведены зависимости концентрации расплава от объема и объема расплава от времени, соответственно, для триглицинсульфата, полученные политермическим способом. Как видно из рис.1, концентрация последних фракций расплава для исходных доэвтектических растворов резко уменьшается, а для исходных заэвтектических растворов – увеличивается. Эта особенность позволяет с хорошей точностью (0,1 – 0,2 масс.%) обнаруживать эвтектическую концентрацию в неисследованных системах. Расхождение “веера” кривых на рис.2, характеризующих скорость плавления слитков для растворов различных концентраций, дает представление о ходе линии ликвидус: чем уже “веер”, тем более полого идет линия ликвидус. Из соответствующих графиков определены эвтектические концентрации. Для системы "глицин - вода" концентрация эвтектики 12,5%. Температура эвтектики 0оС. Для системы "триглицинсульфат - вода" концентрация эвтектики 11,5%. Температура эвтектики заключена в интервале -2 ? -5оС. “Веер” кривых для обеих систем гораздо уже, чем, например, для изученных ранее неорганических солей, то есть скорости плавления не слишком различаются для растворов различных концентраций. Это говорит о пологом ходе линии ликвидус и подтверждает предположение о существенном влиянии системы водородных связей на формирование кристалла. |
| (c) АСФ России, 2001 |