Fine Chemical Technologies (E-Journal) / Тонкие химические технологии
Not a member yet
1367 research outputs found
Sort by
Информационный метод контроля производства зеленого стекла
Get PDFObjectives. The technological process for the production of sheet glass by the float method is continuous and large-scale. Most European cars (up to 90%) are factory-tinted green; the bulk of the glass is painted in the desired color during the production process. The introduction of modern information technologies and digitalization has opened up opportunities for a significant increase in the efficiency of glass production. Accounting for the amount of drawn and cut glass allows you to evaluate an important indicator of the production work—the glass utilization rate, which determines the percentage of quality glass in the total output. The yield of the quality glass depends on the technological waste in the production process. To assess the effect of waste arising at the production stages on the glass utilization rate, an analysis of the statistical data of the float line operation was carried out. These statistical data differ from the normal law of probability distribution, which limits the use of traditional statistical control methods. Regression models do not always give an accurate mathematical description of the process since the variance of the conditional mathematical expectation of the output variable relative to the input is not a consistent characteristic of the relationship between the input and output variables. The purpose of this work is to study the application of information modeling theory for the analysis and control of the technological process of green glass production in terms of its utilization rate.Methods. The technique of modeling technological chains has some peculiarities with that for operations modeling. It analyzes operations to identify possible information links between parameters. Thus, the process of obtaining the utilization rate of green glass in the production process can be followed. This study analyzes the influence of the paired and triple interactions of waste on the process of affording the utilization rate of glass at the stages of green glass production.Results. Information modeling of the technological process of affording the utilization rate of green glass in the production process has been carried out. Informational analysis results in a conclusion about the sufficiency of the control of the utilization rate of green glass in the production process according to informatively related parameters—waste at the stages of glass melting, annealing, and flanging.Conclusions. The selected method of information control of the glass utilization rate can be used in quality management systems in the production of green glass by the float method.Цели. Технологический процесс производства листового стекла флоат-способом является непрерывным и крупнотоннажным. Европейские автомобили в большинстве (до 90%) имеют зеленую заводскую тонировку стекол, поэтому в процессе производства стекло в своей массе окрашивается в желаемый цвет. Внедрение современных информационных технологий и цифровизация открывают возможности существенного повышения эффективности стекольных производств. Учет количества вытянутого и нарезанного стекла позволяет оценить важный показатель работы производства – коэффициент использования стекла, определяющий долю качественного стекла в процентах в общем объеме выработки. Выход годного стекла зависит от технологических отходов в процессе производства. Для оценки влияния отходов, возникающих на стадиях производства, на коэффициент использования стекла проводился анализ статистических данных работы флоат-линии. Эти выборки отличаются от нормального закона распределения вероятностей, что ограничивает использование традиционных статистических методов контроля. Регрессионные модели не всегда дают точное математическое описание процесса, поскольку дисперсия условного математического ожидания выходной переменной относительно входных не является состоятельной характеристикой связи между входными и выходными переменными. Целью данной работы является исследование применения информационной теории моделирования для анализа и контроля технологического процесса производства зеленого стекла по коэффициенту его использования.Методы. Методика моделирования технологических цепей имеет некоторые особенности по сравнению с моделированием операций. В ней проводится анализ операций для выявления возможных информационных связей между параметрами, что позволяет проследить за формированием коэффициента использования зеленого стекла в процессе производства. Анализируется влияние на величину коэффициента использования стекла парных и тройных взаимодействий отходов на стадиях производства зеленого стекла.Результаты. Проведено информационное моделирование технологического процесса формирования коэффициента использования зеленого стекла. Информационный анализ позволяет сделать заключение о достаточности контроля коэффициента использования зеленого стекла в процессе производства по информативно связанными с ним параметрами – отходами на стадиях стекловарения, отжига и отбортовки.Выводы. Выбранная методика информационного контроля коэффициента использования стекла может применяться в системах менеджмента качества в производстве зеленого стекла флоат-способом
Остеопластические материалы нового поколения на основе биологических и синтетических матриксов
Get PDFObjectives. The purpose of this analytical review is to evaluate the market for osteoplastic materials and surgical implants, as well as study the features of new-generation materials and the results of clinical applications.Methods. This review summarizes the volumes of research articles presented in the electronic database PubMed and eLIBRARY. A total of 129 scientific articles related to biological systems, calcium phosphate, polymer, and biocomposite matrices as carriers of pharmaceutical substances, primary recombinant protein osteoinductors, antibiotics, and biologically active chemical reagents were analyzed and summarized. The search depth was 10 years.Results. Demineralized bone matrix constitutes 26% of all types of osteoplastic matrices used globally in surgical osteology, which includes neurosurgery, traumatology and orthopedics, dentistry, and maxillofacial and pediatric surgery. Among the matrices, polymer and biocomposite matrices are outstanding. Special attention is paid to the possibility of immobilizing osteogenic factors and target pharmaceutical substances on the scaffold material to achieve controlled and prolonged release at the site of surgical implantation. Polymeric and biocomposite materials can retard the release of pharmaceutical substances at the implantation site, promoting a decrease in the toxicity and an improvement in the therapeutic effect. The use of composite scaffolds of different compositions in vivo results in high osteogenesis, promotes the initialization of biomineralization, and enables the tuning of the degradation rate of the material.Conclusions. Osteoplastic materials of various compositions in combination with drugs showed accelerated regeneration and mineralization of bone tissue in vivo, excluding systemic side reactions. Furthermore, although some materials have already been registered as commercial drugs, a plethora of unresolved problems remain. Due to the limited clinical studies of materials for use on humans, there is still an insufficient understanding of the toxicity of materials, time of their resorption, speed of drug delivery, and the possible long-term adverse effects of using implants of different compositions.Цели. Цель литературного обзора – анализ остеопластических материалов и хирургических имплантатов нового поколения, изучение особенностей, характеристик и результатов их клинического применения.Методы. Обзор суммирует объем научно-исследовательских материалов, представленных на порталах «PubMed» и «eLIBRARY». Проанализирован и обобщен материал 129 научных статей по следующим разделам: биологические, кальций-фосфатные, полимерные и биокомпозитные матриксы в качестве носителей целевых фармацевтических субстанций (рекомбинантных белковых остеоиндукторов, антибиотиков и биологически активных химических реагентов). Глубина поиска 10 лет.Результаты. Среди всех видов остеопластических матриксов, применяемых в настоящее время в мировой хирургической остеологии, куда входит нейрохирургия, травматология и ортопедия, стоматология, челюстно-лицевая и детская хирургия, деминерализованный костный матрикс (ДКМ) занимает 26%. Полимерные и биокомпозитные матриксы сегодня представляются наиболее перспективными материалами в сравнении с ДКМ. Особое внимание в разработке новых видов матриксов уделяется возможности фиксации остеогенных факторов и целевых фармацевтических субстанций на материале-носителе с целью их контролируемого и пролонгированного выпуска на участке хирургической имплантации. Полимерные и биокомпозитные материалы способны замедлять время высвобождения фармсубстанций в месте имплантации, способствуя снижению токсичности и пролонгации терапевтического эффекта, являясь перспективной альтернативой аутогенной кости. Использование композитных носителей различного состава in vivo демонстрирует высокие показатели остеогенеза, способствует запуску биоминерализации и позволяет варьировать скорость деградации материала.Выводы. Остеопластические материалы различного состава в сочетании с лекарственными средствами показали ускорение регенерации и минерализации костной ткани in vivo, исключая системные побочные реакции. И, хотя некоторые материалы уже зарегистрированы в качестве коммерческих препаратов, все еще сохраняется ряд нерешенных проблем. Из-за ограниченности клинических исследований материалов на людях остаются открытыми такие вопросы как недостаточное понимание токсичности материалов, времени их резорбции, скорости доставки лекарственного средства и его высвобождения, а также возможные неблагоприятные эффекты от использования имплантатов различного состава
Разработка методики количественного анализа целевого и побочных продуктов синтеза 1,3-бис(3,4-дицианофенокси)бензола методом ВЭЖХ
Get PDFObjectives. Determination of target products and byproducts is necessary for the quality control of phthalonitrile monomer synthesis as well as production scaling and performing related kinetic studies. High-performance liquid chromatography (HPLC) is a simple and affordable method for quantitative chemical analysis, which also verifies the quality of raw materials. The objective of this study was to develop an HPLC technique for determining the composition of the reaction mixture in the synthesis of 1,3-bis(3,4-dicyanophenoxy)benzene (DPB).Methods. Reversed-phase HPLC was used to quantitatively analyze the reaction mixture.Results. A simple and rapid method for the quantitative HPLC analysis of phthalonitrile monomers and their mixtures with reagents was developed. Reaction times and the accumulation of byproducts were also studied.Conclusions. The successful performance of the developed technique allows us to recommend it for practical applications. The results obtained for reactors of different sizes have good convergence, and DPB synthesis was successfully scaled up to intermediate scale equipment.Цели. Для аналитического контроля производства фталонитрильных мономеров, изучения масштабирования технологии их получения и проведения кинетических исследований актуальна задача по разработке способа определения концентрации целевого и побочных продуктов в присутствии реагентов. Наиболее простым и доступным методом количественного анализа рассматриваемых соединений является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), позволяющая также проводить верификацию сырья и контроль качества готовой продукции. Цель данной работы заключалась в разработке методики количественного анализа компонентов реакционной смеси при синтезе 1,3-бис(3,4-дицианофенокси)бензола (ДБФ) методом ВЭЖХ.Методы. Для количественного анализа компонентов реакционной смеси использовали метод ВЭЖХ в обращенно-фазовом режиме.Результаты. Разработана простая и быстрая методика количественного анализа фталонитрильных мономеров и их смесей с реагентами методом ВЭЖХ. По данным исследования конверсии компонентов реакционной смеси сделан вывод о продолжительности реакции и накоплении побочных продуктов.Выводы. Успешная апробация позволяет рекомендовать разработанную методику для применения в аналитической практике. Результаты, полученные при переходе от реакции в колбе к реактору объемом 15 л, характеризуются хорошей сходимостью. Синтез ДФБ успешно масштабируется на оборудование промежуточного масштаба
О коэффициенте прохождения сверхпроводящей частицы
Get PDFObjectives. There is no general theory of superconductivity capable of fully describing this phenomenon, which imposes its own difficulties in the search for new superconducting materials, as well as in the study of their properties. In particular, the electrodynamics of a superconducting system is unexplored. With the aim of a possible further description of the electrodynamics of superconductors, the temperature dependences of the energy parameters of a Cooper pair in the potential field of Abrikosov vortex were analyzed.Methods. The basis for the obtained results of the work was the consideration of the transmission coefficient for a superconducting particle in the approximation of the Wentzel– Kramers–Brillouin method, as well as the relationship between the critical temperature and the London penetration depth and the coherence length based on the model of plasmon destruction of the superconducting state.Results. The dependences of the lifetime of a particle in a potential well, penetration depth, frequency of impacts of a particle against a potential barrier, blurring of the energy level, transmission coefficient, and potential and kinetic energy of a particle on temperature were obtained. The characteristic values of these parameters were obtained at absolute zero for various cuprate, organic, and other superconducting materials. The dependences of the critical electric potential on temperature, as well as the London penetration depth, coherence length, and electric potential on the transmission coefficient at different temperatures were obtained. The form of the dependences qualitatively corresponds to the experimental data.Conclusions. The results obtained can be used to construct a general theory of superconductivity, describe the electrodynamics of a superconducting state, and develop new superconductors with higher critical currents. Цели. Общая теория сверхпроводимости, способная полностью описать данное явление, отсутствует, что накладывает свои трудности в поиске новых сверхпроводящих материалов и исследовании их свойств. В частности, неисследованной является электродинамика сверхпроводящей системы. С целью возможного дальнейшего описания электродинамики сверхпроводников в работе рассматриваются температурные зависимости энергетических параметров куперовской пары в потенциальном поле вихря Абрикосова.Методы. Основой для полученных результатов работы являлось рассмотрение коэффициента прохождения сверхпроводящей частицы в приближении метода Вентцеля– Крамерса–Бриллюэна, а также связь критической температуры с лондоновской глубиной проникновения и длиной когерентности на основе модели плазмонного разрушения сверхпроводящего состояния.Результаты. Получены зависимости времени жизни частицы в потенциальной яме, глубины проникновения, частоты ударов частицы о потенциальный барьер, размытости энергетического уровня, коэффициента прохождения, потенциальной, кинетической энергии частицы от температуры. Получены характерные значения данных параметров при абсолютном нуле для различных купратных, органических и других сверхпроводящих материалов. Получены зависимости критического электрического потенциала от температуры, лондоновской глубины проникновения, длины когерентности; электрического потенциала от коэффициента прохождения при разных значениях температуры. Вид зависимостей качественно соответствует экспериментальным данным.Выводы. Полученные результаты могут быть использованы для построения общей теории сверхпроводимости, описании электродинамики сверхпроводящего состояния, разработки новых сверхпроводников, обладающих более высокими значениями критических токов.
Синтез термочувствительных сополимеров N-изопропилакриламида с гидрохлоридом 2-аминоэтилметакрилата
Get PDFObjectives. Due to the increasing number of oncological diseases, active research into developing new radiopharmaceuticals is underway. Thermosensitive copolymers have valuable physicochemical properties that can be harnessed to develop therapeutic radiopharmaceuticals for treating solid tumors. The aim of this study was to develop a method for producing thermosensitive copolymers that can find use as radionuclide carriers to create therapeutic radiopharmaceuticals for treating solid tumors.Methods. Using radical copolymerization in polar solvents, we synthesized water-soluble copolymers based on N-isopropyl acrylamide and 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride. The resulting copolymers were characterized in terms of molecular composition and hydrodynamic properties using gel permeation chromatography, IR spectroscopy, potentiometry, and viscometry. Changes in optical density during temperature scanning helped determine the phase transition temperature (PTT) of aqueous copolymer solutions.Results. We developed a method for preparing copolymers of N-isopropylacrylamide with 2-aminoethyl methacrylate using radical copolymerization in water and isopropanol with a content of 2-aminoethyl methacrylate hydrochloride in a copolymer up to 23 mol %. We studied how the second comonomer affected the PTT of the aqueous copolymer solutions. An increase in the content of 2-aminoethyl methacrylate in the copolymer caused the PTT to increase. We found that the change in the PTT depending on the content of 2-aminoethyl methacrylate units in the copolymer had a straightforward relationship with its content up to 17 mol %. The use of physiological saline as a solvent led to a temperature decrease of the phase transition by two degrees.Conclusions. The method of producing thermosensitive copolymers by radical copolymerization in isopropanol does not allow creating a radionuclide carrier. Solutions of the obtained lowmolecular weight oligomers form coacervate solutions, which will inevitably cause the radionuclide to spread throughout the body. The copolymers obtained by radical copolymerization in water with the content of the second comonomer 2-aminoethyl methacrylate from 10–17 mol % can be used as a radionuclides carrier provided that a physiological solution of sodium chloride is used as a solvent. Цели. В связи с увеличением числа онкологических заболеваний ведутся активные поиски в разработке новых радиофармацевтических препаратов. В этом аспекте значительный интерес представляют термочувствительные сополимеры, обладающие комплексом ценных физико-химических свойств. Данная работа посвящена разработке метода получения термочувствительных сополимеров, которые могут быть использованы в качестве носителя радионуклидов для создания терапевтического радиофармпрепарата для лечения солидных опухолей.Методы. Методом радикальной сополимеризации в полярных растворителях синтезированы водорастворимые сополимеры на основе N-изопропилакриламида и гидрохлорида 2-аминоэтилметакрилата. Полученные сополимеры были охарактеризованы по составу молекулярным и гидродинамическим характеристикам с использованием гель-проникающей хроматографии, ИК-спектроскопии, потенциометрии и вискозиметрии. Температуру фазового перехода водных растворов сополимеров определяли по изменению оптической плотности от температуры.Результаты. Был разработан метод получения сополимеров N-изопропилакриламида с 2-аминоэтилметакрилатом радикальной сополимеризацией в воде и 2-пропаноле с содержанием гидрохлорида 2-аминоэтилметакрилата в сополимере до 23 моль-звено %. Изучено влияние второго сомономера на температуру фазового перехода водных растворов сополимеров. Увеличение содержания 2-аминоэтилметакрилата в сополимере приводит к смещению температуры фазового перехода, повышая ее. Установлено, что изменение температуры фазового перехода в зависимости от содержания звеньев 2-аминоэтилметакрилата в сополимере имеет прямолинейную зависимость при его содержании до 17 моль-звено %. Использование в качестве растворителя физиологического раствора хлорида натрия приводит к снижению температуры фазового перехода на два градуса.Выводы. Метод получения термочувствительных сополимеров радикальной сополимеризацией при использовании в качестве растворителя 2-пропанола не позволяет создать носитель радионуклида. Растворы полученных низкомолекулярных олигомеров образуют коацерватные растворы, что неизбежно приведет к распространению радионуклида по организму. Сополимеры, полученные методом радикальной сополимеризацией в воде с содержанием второго сомономера 2-аминоэтилметакрилат от 10 до 17 моль-звено %, могут быть использованы в качестве носителя радионуклидов только при условии, что в качестве растворителя используются физиологический раствор хлорида натрия.
Влияние релаксационных процессов при деформировании на электрическое сопротивление полипропиленовых композитов с техническим углеродом
Get PDFObjectives. To study the relationship between bending deformation and the change in the electrical resistance of carbon black polypropylene composites.Methods. Conductive polypropylene composites filled with carbon black UM-76 were investigated. The samples were deformed and kept under constant bending at temperatures of 20–155 °C.Results. The deformation of the samples led to a reversible increase in their electrical resistance, while subsequent holding of the samples in the deformed state was accompanied by an exponential drop in their electrical resistance. The average times and activation energies of the electrical relaxation of the deformed polypropylene composites were calculated (30–32 kJ/mol) and compared with similar characteristics of polyethylene composites (15–16 kJ/mol).Conclusions. The electrical resistance relaxation of deformed carbon black polypropylene composites at elevated temperatures is similar to their stress relaxation. The average times and activation energies of the electrical relaxation of deformed polypropylene composites are comparable with similar data on their mechanical relaxation. It was found that these electrical and mechanical phenomena are based on the same underlying physical processes.Цели. Работа посвящена изучению влияния деформации изгиба при повышенных температурах на изменение электрического сопротивления электропроводящих полипропиленовых композитов, наполненных техническим углеродом.Методы. Исследовались полипропиленовые композиты с техническим углеродом УМ-76. Образцы изгибались и выдерживались при заданном прогибе в интервале 20–155 °C.Результаты. При деформировании образцов наблюдался обратимый рост электрического сопротивления. Последующая выдержка образцов в деформированном состоянии сопровождалась экспоненциальным падением их электрического сопротивления. Были рассчитаны средние времена и энергия активации электрической релаксации деформированных полипропиленовых композитов (30–32 кДж/моль), а также проведено их сравнение с аналогичными характеристиками полиэтиленовых композитов (около 14–16 кДж/моль).Выводы. При механическом деформировании электропроводящих полипропиленовых композитов с техническим углеродом, в том числе при повышенных температурах, характер релаксации электрического сопротивления аналогичен характеру релаксации механического напряжения. Средние времена и энергия активации электрической релаксации деформированных полипропиленовых композитов сопоставимы с аналогичными показателями для механической релаксации. Это указывает на общий механизм этих процессов
Характеризация наночастиц кристаллического кремния, легированного железом, и их модификация цитрат-анионами для использования in vivo
Get PDFObjectives. This paper presents data on the development and study of the structural properties of iron-doped crystalline silicon (nc-Si/SiOx/Fe) nanoparticles obtained using the plasma-chemical method for application in magnetic resonance imaging diagnostics and treatment of oncological diseases. This work aimed to use a variety of analytical methods to study the structural properties of nc-Si/SiOx/Fe and their colloidal stabilization with citrate anions for in vivo applications.Methods. Silicon nanoparticles obtained via the plasma-chemical synthesis method were characterized by laser spark emission spectroscopy, atomic emission spectroscopy, Fouriertransform infrared spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. The hydrodynamic diameter of the nanoparticles was estimated using dynamic light scattering. The toxicity of the nanoparticles was investigated using a colorimetric MTT test for the cell metabolic activity. Elemental iron with different Fe/Si atomic ratios was added to the feedstock during loading.Results. The particles were shown to have a large silicon core covered by a relatively thin layer of intermediate oxides (interface) and an amorphous oxide shell, which is silicon oxide with different oxidation states SiOx (0 ≤ x ≤ 2). The samples had an iron content of 0.8–1.8 at %. Colloidal solutions of the nanoparticles stabilized by citrate anions were obtained and characterized. According to the analysis of the cytotoxicity of the modified nanosilicon particles using monoclonal K562 human erythroleukemia cells, no toxicity was found for cells in culture at particle concentrations of up to 5 µg/mL.Conclusions. Since the obtained modified particles are nontoxic, they can be used in in vivo theranostic applications.Цели. В работе приводятся данные по разработке и изучению структурных свойств полученных плазмохимическим методом наночастиц кремния nc-Si/SiOx/Fe, легированных железом. Цель работы – исследование свойств наночастиц кремния, легированных железом, комплексом аналитических методов и их стабилизация цитрат-анионами для применения в диагностике методом магнитно-резонансной томографии и лечении онкологических заболеваний.Методы. Наночастицы кремния, полученные плазмохимическим методом синтеза, были охарактеризованы лазерно-искровым эмиссионным методом, методом атомной эмиссионной спектроскопии, Фурье-ИК-спектроскопией, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопией. Гидродинамический диаметр наночастиц оценивали методом динамического светорассеяния. Исследование токсичности наночастиц проводили с помощью колориметрического МТТ теста на метаболическую активность клеток. В исходное сырье при загрузке добавляли элементарное железо с разным атомным соотношением Fe/Si.Результаты. Было показано, что частица имеет кремниевое ядро с аморфной оксидной оболочкой, представляющей собой оксиды кремния с разной степенью окисления SiO x (0 ≤ x ≤ 2). Содержание железа в образцах составило от 0.8 до 1.8 ат. %. Были получены и охарактеризованы коллоидные растворы наночастиц, стабилизированные цитрат-анионами. Анализ цитотоксичности модифицированных частиц нанокремния с использованием моноклонизированных клеток эритролейкоза человека К562 показал отсутствие токсичности для клеток в культуре при концентрации частиц до 5 мкг/мл.Выводы. Полученные модифицированные частицы не обладают токсичностью, поэтому их можно рекомендовать для использования в in vivo приложениях для тераностик
Синтез и рентгенографические характеристики фтор-ионных проводников MеSn2F5 (Mе = Na, K, Rb, Cs)
Get PDFObjectives. Pentafluorodistannates of alkali metals are promising materials for use as electrolytes in fluoride-ion batteries due to their electrophysical properties, such as high fluoride-ion conductivity. This work aims to synthesize crystals of alkali metals MeSn2F5 (Me = Na, K, Rb, Cs), carry out X-ray diffraction studies on them, and investigate the possibility of obtaining lithium fluorostannates.Methods. Supersaturated aqueous solutions were employed to synthesize the crystals. The X-ray diffraction (XRD) analysis was carried out.Results. Oversaturated solutions yield microcrystalline powders of sodium, potassium, rubidium, and cesium pentafluorodistannates. The presence of a single-phase was confirmed by XRD analysis of the powders corresponding to the MеSn2F5 (Mе = Na, K, Rb, Cs) composition. XRD data analysis and literature indicated that MеSn2F5 (Mе = K, Rb, Cs) have a fluorite-like structure, with the cations forming three-layer closest packing. The RbSn2F5 compound was discovered to be isostructural to KSn2F5. Based on this discovery, RbSn2F5 was reindexed to a hexagonal unit cell with parameters a = 7.40(3) Å, с = 10.12(6) Å (KSn2F5 P3, a = 7.29(3) Å, с = 9.86(2) Å). The CsSn2F5 compound was reindexed to a monoclinic unit cell (a = 10.03(4) Å, b = 5.92(7) Å, c = 11.96(9) Å, β = 107.4(5)°). A crystallochemical analysis of the pentafluorodistannates was carried out, and common structural motifs were discovered. The motifs are similar to lead tetrafluorostannate PbSnF4, the best fluoride-ion conductor. The effect of the pentafluorodistannates structures on the ionic conductivity is considered. The LiF–SnF2 system contains no compounds; the compositions were obtained by melting the original fluorides. Conclusions. MеSn2F5 (Mе = Na, K, Rb, Cs) were synthesized and investigated by XRD analysis. The structural characteristics of the RbSn2F5 and CsSn2F5 compounds have been redefined. The crystallochemical structure is analyzed in relation to the electrophysical properties of the alkali metal pentafluorodistannates. Pentafluorodistannates MеSn2F5 (Mе = K, Rb, Cs) have a fluorite-like structural motif with cubic parameters а = 5.694 Å (KSn2F5), а = 5.846 Å (RbSn2F5), а = 6.100 Å (CsSn2F5), with the cations forming three-layer closest packing. The cationic layers alternate like Me–Sn–Sn–Me (Mе = K, Rb, Cs). For KSn2F5 and RbSn2F5, they are normal to the three-fold axis and normal to the four-fold axis in the case of CsSn2F5.Цель. Пентафтордистаннаты щелочных элементов являются перспективными материалами для практического применения в качестве электролитов во фторионных аккумуляторах за счет своих электрофизических характеристик, а именно высокой фторионной проводимости. Цель работы заключается в синтезе из раствора и рентгенографическом изучении кристаллов пентафтордистаннатов щелочных металлов MеSn2F5 (Mе = Na, K, Rb, Cs) и исследовании возможности получения фторстаннатов лития.Методы. Синтезировали кристаллы из пересыщенных водных растворов. Исследование проводили методом рентгенофазового анализа (РФА).Результаты. Получены мелкокристаллические порошки пентафтордистаннатов натрия, калия, рубидия и цезия. Исследование методом РФА синтезированных порошков показало их однофазность и соответствие составу MеSn2F5 (Mе = Na, K, Rb, Cs). Анализ данных рентгеновской дифрактометрии и литературных данных показал, что соединения MеSn2F5 (Mе = K, Rb, Cs) являются флюоритоподобными – катионы образуют трехслойную плотнейшую упаковку. Было выявлено, что RbSn2F5 изоструктурен KSn2F5, на основании чего выполнено переиндицирование на гексагональную ячейку: a = 7.40(3) Å, с = 10.12(6) Å (KSn2F5 P3, a = 7.29(3) Å, с = 9.86(2) Å). Соединение CsSn2F5 переиндицировано на моноклинную ячейку (a = 10.03(4) Å, b = 5.92(7) Å, c = 11.96(9) Å; β = 107.4(5)°). Проведен кристаллохимический анализ указанных пентафтордистаннатов, выявлены общие структурные мотивы, подобные лучшему фторионному проводнику – тетрафторстаннату свинца PbSnF4, и рассмотрено влияние строения пентафтордистаннатов на ионную проводимость. В системе LiF–SnF2 соединений не обнаружено, взаимодействие исследовали сплавлением исходных фторидов.Выводы. Синтезированы и охарактеризованы методом РФА пентафтордистаннаты MеSn2F5 (Mе = Na, K, Rb, Cs). Для соединений RbSn2F5 и CsSn2F5 переопределены структурные характеристики. Проанализировано кристаллохимическое строение в приложении к электрофизическим свойствам пентафтордистаннатов щелочных металлов. Пентафтордистаннаты MеSn2F5 (Mе = K, Rb, Cs) имеют флюоритоподобный структурный мотив с приведенным параметром ячейки куба а = 5.694 Å (KSn2F5), a = 5.846 Å (RbSn2F5), a = 6.100 (CsSn2F5) Å, при этом катионы образуют трехслойную плотнейшую упаковку. Слои катионов чередуются в последовательности Me–Sn–Sn–Me (Mе = K, Rb, Cs) в случае KSn2F5 и RbSn2F5 перпендикулярно оси третьего порядка, а в случае CsSn2F5 – оси четвертого порядка
Использование 4-х кружного гониометра для нейтронного и рентгеновского дифрактометра при исследовании монокристаллов
Get PDFObjectives. This study described the 4-circle goniometer Syntex P1N and its possible applications in X-ray and neutron structure analysis of single crystals.Methods. The 4-circle goniometer Syntex P1N, due to its high-precision mechanical characteristics and individual components from domestic equipment (sets of DRON type X-ray diffractometers), formed the basis for developing an instrument complex for X-ray and neutron-structure studies.Results. The neutron diffractometer was upgraded based on the Syntex P1N goniometer. Therefore, the 10BF3-based end neutron counter, included in the diffractometer kit, was replaced by the 3He-based domestic side counter, SNM-16. Such a significant reduction in the linear dimensions of the detector allowed us to expand the range of measured angles of 2θ from 90° to 140° and increase the accuracy of the measured interplanar distances accordingly. The goniometer was adjusted relative to the primary neutron beam by placing it on a specially designed plate. Highly accurate measured parameters of the unit cell and the intensity of the reflexes were achieved by optimizing the installation geometry and the protection of the goniometer and detector. Based on the Syntex P1N goniometer, an instrument complex for X-ray diffraction studies has also been developed. Both the developed X-ray and the upgraded neutronography facilities were used to perform experiments to measure the unit cell parameters, the coordinates of atoms, and the parameters of their thermal vibrations on several crystals of domestic synthetic samples: diamond C, silicon Si, halite, or rock salt NaCl, and corundum α-Al2O3. An excellent correlation was achieved by comparing the data obtained with the corresponding chemical crystals’ parameters and reference samples recommended by the International Union of Crystallographers.Conclusions. This paper described a neutron installation and a Syntex P1N neutron diffractometer for the study of single crystals. Based on the latter, an instrument complex for X-ray diffraction studies has also been developed. Experiments on standard samples have shown a high level of accuracy in measuring the lattice parameters, the coordinates of atoms, and the parameters of their thermal vibrations on both the X-ray and neutron diffractometers.Цели. Модернизировать нейтронный дифрактометр с помощью 4-х кружного гониометра «Синтекс Р1N» и оценить особенности его применения при проведении рентгеноструктурного и нейтроноструктурного анализа монокристаллов с возможностью использования для этих целей аналогичных гониометров.Методы. 4-х кружный гониометр «Синтекс Р1N» и отдельные узлы российского оборудования из комплектов рентгеновских дифрактометров типа ДРОН легли в основу разработки приборного комплекса для рентгеноструктурных и нейтроноструктурных исследований.Результаты. На основе гониометра «Синтекс Р1N» была выполнена модернизация нейтронного дифрактометра. Входивший в комплект дифрактометра торцевой нейтронный счетчик на основе 10BF3 был заменен российским боковым счетчиком СНМ-16 на основе 3He. Существенное уменьшение линейных размеров детектора позволило расширить диапазон измеряемых углов по 2θ с 90° до 140° и, соответственно, повысить точность измеряемых межплоскостных расстояний. Благодаря оптимизации геометрии установки и защиты гониометра и детектора, была достигнута высокая точность измеряемых параметров элементарной ячейки и интенсивностей рефлексов. На основе гониометра «Синтекс Р1N» был также разработан приборный комплекс для рентгеноструктурных исследований. Как на разработанной рентгеновской, так и на модернизированной нейтронографической установках были осуществлены эксперименты по измерению параметров элементарной ячейки, координат атомов и параметров их тепловых колебаний на ряде кристаллов: алмаз С, кремний Si, галит NaCl, корунд α-Al2O3. Сравнение полученных данных с соответствующими параметрами кристаллов химических веществ и стандартных образцов, рекомендуемых Международным союзом кристаллографов, показало очень хорошее совпадение. Выводы. В настоящей работе дается описание нейтронографической установки и нейтронного дифрактометра «Синтекс P1N» для исследования монокристаллов. На основе последнего разработан приборный комплекс для рентгеноструктурных исследований. Эксперименты на стандартных образцах показали высокий уровень точности измерений параметров решетки, координат атомов и параметров их тепловых колебаний как на рентгеновском, так и на нейтронном дифрактометрах
Трифторацетат кальция: новый структурный тип
Get PDFObjectives. The study was devoted to considering the features of the synthesis and crystal structure of calcium trifluoroacetate Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH and investigating the products of its thermal behavior.Methods. The compositions of the proposed structural form were characterized by various physicochemical methods (X-ray diffraction, IR spectroscopy), and the products of thermal decomposition were determined under dynamic vacuum conditions.Results. The reaction between calcium carbonate and 99% trifluoroacetic acid yielded a new structural type of calcium trifluoroacetate Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH (I) in the form of colorless prismatic crystals unstable air. X-ray diffraction results confirmed the composition I: space group P21, with unit cell parameters: a = 10.0193(5) Å, b = 15.2612(7) Å, c = 16.3342(8) Å, β = 106.106(2)°, V = 2399.6(2) Å3, Z = 2. The structure is molecular, constructed from Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH dimers. The end molecules of the trifluoroacetic acid were involved in the formation of intramolecular hydrogen bonds with oxygen atoms of the bidentate bridging anions CF3COO−. There were strongly pronouncedsymmetric and asymmetric absorption bands of COO and CF3-groups in the IR spectrum of the resulting compound in the range of 1200–1800 cm−1. The definite peak of the oscillation of the OH-group at 3683 cm−1 corresponds to the trifluoroacetic acid molecules present in the structure. The broadpeak of the valence oscillations in the range of 3300–3500 cm−1 is caused by the presence of intramolecular hydrogen bonds. Decomposition began at 250°C and 10−2 mm Hg with calcium fluoride CaF2 as the final decomposition product.Conclusions. We obtained a previously undescribed calcium–trifluoroacetic acid complex whose composition can be represented by Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH. The crystal island structure is a dimeric molecule where the calcium atoms are bound into dimers by four trifluoroacetate groups. The complex was deposited in the Cambridge Structural Data Bank with a deposit number CCDC 2081186. Although the compound has a molecular structure, thermal decomposition leads to the formation of calcium fluoride characterized by a small particle size, which may further determine its applications.Цели. Работа посвящена рассмотрению особенностей синтеза и кристаллического строения трифторацетата кальция Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH, а также изучению продуктов его термического поведения.Методы. Соединение охарактеризовано различными физико-химическими методами (рентгеноструктурный анализ, ИК-спектроскопия), установлены продукты термического разложения в условиях динамического вакуума.Результаты. Взаимодействием карбоната кальция с 99% трифторуксусной кислотой синтезирован новый структурный тип трифторацетата кальция Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH (I) в виде неустойчивых на воздухе бесцветных призматических кристаллов. Строение I установлено по результатам рентгеноструктурного анализа: пространственная группа Р21, параметры элементарной ячейки: a = 10.0193(5) Å, b = 15.2612(7) Å, c = 16.3342(8) Å, β = 106.106(2)°, V = 2399.6(2) Å3, Z = 2. Структура молекулярная, построена из димеров Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH. Торцевые молекулы трифторуксусной кислоты участвуют в образовании внутримолекулярных водородных связей с атомами кислорода бидентатных мостиковых анионов CF3COO−. На ИК-спектре полученного соединения в диапазоне 1200–1800 см−1 присутствуют ярко выраженные симметричные и асимметричные полосы поглощения СОО и CF3-групп. Четкий пик колебания OH-группы на 3683 см−1 соответствует присутствующим в структуре молекулам трифторуксусной кислоты. Широкий пик валентных колебаний в области 3300–3500 см−1 обусловлен наличием внутримолекулярных водородных связей. При давлении 10−2 мм рт.ст. разложение начинается при 250 °С, конечным продуктом разложения является фторид кальция CaF2.Выводы. Нами получен ранее не описанный комплекс кальция с трифторуксусной кислотой, состав которого может быть представлен формулой Ca2(CF3COO)4·8CF3COOH, кристаллическая островная структура которого представляет собой димерную молекулу, а атомы кальция связаны в димеры четырьмя трифторацетатными группами. Комплекс задепонирован в Кембриджском банке структурных данных, номер депонирования – CCDC 2081186. Соединение имеет молекулярное строение, термическое разложение приводит к образованию фторида кальция, характеризующегося небольшим размером частиц, что может в дальнейшем обусловить его применение