24 октября, 2012 
admin Метод ЯМР широко применяется для изучения состояния воды в полимерах и биополимерах [39, 575—577, 605], ионообменных смолах [613], синтетических мембранах [612], дисперсиях и гидратах минералов [597, 628—631], биологических объектах [577], агрегированных системах и ПАВ [619, 632, 633].
Сравнительный анализ возможностей ЯМР-спектроскопии воды на различных ядрах. Несмотря на то что большинство экспериментальных результатов получено на ядрах ‘Н, отмеченные выше сложности, связанные с интерпретацией данных, не позволяют извлекать надежной и однозначной информации о динамике граничной воды. Данные, получаемые на ядрах 2Н, иногда могут определяться вкладом, связанным с быстрым дей — теронным обменом, что также затрудняет их использование для Вычисления динамических характеристик граничной воды [39, 579, 580, 605]. Для этой цели в последнее время все более широко применяется ЯМР-спектроскопия 170 [39, 579].
Оценка параметров, характеризующих структуру и молекулярную подвижность граничной воды. Наиболее важной оцениваемой характеристикой является толщина граничных слоев с анизотропной структурой (Хап) или заторможенной подвижностью (А, т). Исследования изменений Avz>(Q) при увеличении толщины водных прослоек позволяют заключить, что Хап равна 1—2 слоям молекул (табл. 14.1) [579, 628, 632]. Авторы некоторых работ [634, 635], не учитывая при интерпретации экспериментальных данных по ширине протонных линий ЯМР-воды эффектов неоднородности магнитной восприимчивости, получают А,» 10—100 слоев. Количество незамерзающей воды по данным ПМР также обычно соответствует 1 [636], хотя авторы [627] получили несколько более высокие значения. Так как количество незамерзающей воды в гетерогенных системах может определяться наличием нерастворимых примесей, вычисляемая в этих экспериментах величина X может содержать вклад, связанный с образованием эвтектик [315]. Из релаксационных данных с помощью соотношений (14.12) и (14.13) несложно вычислить Xxef/tp и отсюда оценить %Bf. По данным большинства авторов (см. табл. 14.1), подвижность связанной воды на 1—2 порядка ниже подвижности объемной воды.
|
Таблица 14.1. Структурные и динамические параметры воды в гидрофильных объектах S — параметр остаточной анизотропии в монослое. То — время между скачками, определяемое методом НРН
|
|
" BP — водный раствор; ПАК — полиакриловая кислота; ПМАК — полиметакриловая кислота, |
Резюмируя изложенные выше результаты, следует заключить, что в последние годы благодаря применению метода ЯМР наши представления о структуре и динамике воды в гидрофильных объектах существенно расширились. Вместе с тем хотелось бы отметить некоторые наиболее важные проблемы, которые все еще ожидают своего решения. Необходимо: 1) построить модель молекулярной подвижности связанной воды и определить взаимосвязь между трансляционным и вращательным движениями; 2) определить причины анизотропии коэффициента диффузии в граничном слое; 3) определить взаимосвязь ориен — тационных параметров со строением гидрофильного покрова гетерогенных систем; 4) построить структурные модели воды для различных типов гидрофильных систем.
Опубликовано в рубрике 