X衍射精细结构和晶体旋光角研究D-,L-,DL-缬氨酸晶格分子间N~+H…O~-氢键电子库珀对的自旋流超导相变(英文)

为了解决D-和L-缬氨酸单晶在～270 K相变的机理和分岐,以比热法测定单晶、多晶粉末及Sigma多晶产品发现,只有D-和L-缬氨酸单晶发生相变,且为吸热反应,能差0.18 J·mol-1.本文以Mo-Kα(λ=0.071073nm)为光源的X衍射精确测定表明,D-/L-缬氨酸单晶属于单斜空间点群P21,Z=4.在相变温度～270 K,其晶格常数分别为:a=0.96706(5)/0.96737(5)nm,b=0.52680(3)/0.52664(3)nm,c=1.20256(7)/1.20196(6)nm,β=90.724(2)°/90.722(3)°.在晶体结构的单元细胞中,含有两种转动异构体:A(trans)和B(gauche I).温度为293、270、223、173 K的X衍射精细结构数据表明:在～270 K,D-缬氨酸单晶分子内N―H…O氢键中,N―H、H…O的键长及键角∠N―H…O都发生波动起伏而不可测,但N―H…O总键长变化稳定可测.说明没有发生构型相变为L-缬氨酸.根据D-和L-缬氨酸单晶中,NH3→CO2顺时针和逆时针的相反走向及D-,L-和DL-缬氨酸晶体旋光角的测定,在270-290 K可以观察到晶格分子间N+H…O-氢键电子库珀对的自旋流超导相变.     

“宇称-时间不对称”的实验探索: 手性丙氨酸单晶N+H…O氢键的电子自旋翻转相变的不对称拉曼散射

手性丙氨酸单晶的极性N⁺H…O氢键在~270 K的自发对称性破缺, 可用变温拉曼振动光谱在b(cc)b几何条件下在线测定. 由于其对手性的灵敏度, 可以测定D-和L-丙氨酸的N⁺H…O氢键在电子自旋翻转相变时的微小能差. 晶体定向能量的正/负, 在于电子自旋的上/下转向, 取决于原子内在磁场的方向. 变温拉曼振动光谱可以观察到: 在D-和L-丙氨酸单晶之间, 拉曼散射光子的波数位移方向相反, 散射光子的不对称度约为1/3. 由于自旋是轴矢量, 样品必须是单晶, 沿轴向测定. 多晶粉末不能观察到相变. 与次甲基(C_α－H)在260 K的自旋翻转相变, 用变温拉曼振动光谱在c(aa)c 几何条件下的相对测量结果接近一致. 本实验提供了一条证明真实手性和“宇称-时间(PT)不对称”的新线索.     

D-和L-丙氨酸的磁手性相变

利用变温直流磁化率测定, 在外加磁场强度为1 T, 磁场平行晶体c轴, 发现在温度270 K, D-和L-丙氨酸发生磁手性相变. 结合中子衍射确定磁手性相变机制为, D-和L-丙氨酸中的(N+H)有类金属氢原子特性, 在相变点270 K, 由(N+H)释放的电子自旋有磁手性. 用变温偏振拉曼光谱进一步证明, D-丙氨酸中的(N+H)的电子自旋(↑), 而L-丙氨酸中的电子自旋(↓), 处于高低不同的能态.磁手性相变(宇称和时间反演都破缺)能差为10^-4-10^-5 eV·molecule^-1.     

Schiff碱类向列液晶熔融与清亮过程热力学

用差示扫描量热法及热台显微镜法研究了Schiff碱类向列液晶PEBAB及PBAPB的熔融与清亮过程.给出PEBAB的Tm=378.53K,△Hm=26.48±0.20kJ/mol,△Sm=69.96±0.53J/K.mol,Tc=399.80K,△Hc=929±53J/mol,△Sc=2.32±0.13J/K.mol;对于PBAPB,Tm(II)=352.86K,Tm(I)=354.74K,Tc=384.54K,△Hc=866±25J/mol,△Sc=2.25±0.07J/K.mol.在通过二次加热法消除熔前效应后,得到△Hm(I+II)=12.36±0.17kJ/mol,它不随升温速率改变而变化.本工作测得的清亮焓,在3%的偏差范围内符合平均场理论要求;△H1/△H2=T1/T2;所得清亮熵也与大多数向列型液晶相近.在PBAPB中,在318K左右,还观察到固→固相变等情况,相变焓是13.96±0.35kJ/mol.     

水合烟酸钡的合成、结构表征和热化学性质

选择烟酸和氢氧化钡作为反应物,利用室温固相合成方法,借助于球磨技术,合成了一种新的化合物-水合烟酸钡.利用化学分析、元素分析、FTIR和X射线粉末衍射等方法确定了它的组成和结构为Ba(Nic)2·3H2O(s).利用精密自动绝热热量计直接测定了此化合物在78-400 K温区的摩尔热容.在热容曲线上出现了一个明显的吸热峰,通过对热容曲线的解析,得到了相变过程的峰温、相变焓和相变熵分别为(327.097±1.082)K、(16.793±0.084)kJ·mol-1和(51.340±0.164)J·K-1·mol-1将该温区的摩尔热容实验值用最小二乘法拟合得到摩尔热容(Cp,m)对温度(T)的多项式方程,并且在此基础上计算出了它的舒平热容值和各种热力学函数值.另外,依据Hess定律,通过设计合理的热化学循环,选择体积为100mL、浓度为0.5mol·L-1的盐酸作为量热溶剂,利用等温环境溶解-反应热量计分别测量固相反应的反应物和产物在所选溶剂中的溶解焓,利用溶解焓确定固相反应的反应焓为△rH0m=-(84.12±0.38)kJ·mol-1.最后,利用固相反应的反应焓和其它反应物和产物已知的热力学数据计算出水合烟酸钡的标准摩尔生成焓为△rH0m[Ba(Nic)2·3H2O(s)]=-(2115.13±1.90)kJ·mol-1.     

D-和L-丙氨酸的低温磁相变——磁场变化下的比热和直流磁化率(英文)

为了解D-和L-丙氨酸单晶晶格在极低温下是否存在磁手性相变,在2-20 K下改变磁场强度(0,1,3,5T)测定其比热.实验结果表明比热和温度之间的函数关系很好地符合C(T)=aT3+b/T2方程,其中aT3项为晶格声子的贡献,可由公式CV=(12/5)π4R(T/ΘD)3来描述(ΘD为德拜温度),b/T2项为磁场对比热的贡献.实验发现,在2-20 K范围内D-和L-丙氨酸单晶在不同磁场强度下均存在Boson峰(在Cp/T3-T曲线中表现为一个最大值).磁的贡献导致D-和L-丙氨酸单晶的四条Cp/T3-T曲线在2-12 K时不重合,且在12-20 K时消失,此即Schottky反常.零磁场下,D-和L-丙氨酸的Boson峰分别为9.44和10.86 K;德拜温度分别为151.5和152.7 K.结合磁场强度1 T下的直流磁化率测定,发现在温度低于5 K时,D-和L-丙氨酸单晶有相反的磁化率行为,反映了核自旋和电子自旋弱相互作用的手性表现.     

手性分子中的宇称破缺:D-和L-丙氨酸的变温中子结构研究

利用单晶的中子衍射研究295 K和60 K时丙氨酸对映体的结构特征以及由D到L构型转变的可能性.中子衍射数据揭示了变温过程中产生的晶格扭曲和的扭转. 通过分析宇称破缺能差EPV随二面角及扭角的变化,肯定了D-丙氨酸能量高于L-丙氨酸的结论.降温过程中D-和L-丙氨酸的弱氢键的行为的差异表明,可能是由于电弱相互作用宇称不守恒所引起.丙氨酸中子结构再次证实Cα－H…O氢键的存在.然而,比较295 K和60 K(高于和低于丙氨酸相变温度250 K)的中子衍射结构数据,表明并没有发生D型到L型的构型转化,这意味着Salam相变不是传统意义的结构相变.     

分子手性的温度效应：D-丙氨酸的变温X衍射和中子衍射研究

利用X衍射（300, 270, 250 K）和中子衍射（300, 260, 250, 240 K）研究D-氨酸单晶在静态的和动力学的变温过程中的结构特征以及考证Salam预言的由D到L构型转变的可能性. 实验发现丙氨酸晶体的空间群P212121对称性没有改变. 实验结果否定了构型相变的可能，但是发现在~250 K有一个微小的、连续的对称性破缺发生. 晶体分子振动产生的环电流模型可以用来解释D-和L-丙氨酸单晶直流磁化率和天然旋光角相反的现象， 与之相关的中子衍射数据进一步揭示了变温过程中αC－H(2), N－H(1), N－H(4), N－H(6) 键长的不同变化. 中子衍射还显示了质子移动所导致的动力学无序，来源于分子内氨基和羧基形成的氢键和分子间αC－H和氨基形成的氢键，从而产生的晶格扭曲和NH³⁺的扭转. 实验结果表明Salam预言相变不是传统意义的结构相变，而是由于温度效应导致了在相变点附近分子的宇称破缺能差（PVED）增大，然后通过氨基酸分子的隧道效应扩大了宇称破缺能差的影响，这一研究为生命现象中快速的均一手性形成提供了非线性机理的合理解释.     

七水氯化铈与甘氨酸丙氨酸三元固态配合物的热化学

合成了Ce3+与甘氨酸丙氨酸混配体配合物, 通过红外光谱分析、元素分析、热重分析和化学分析, 确定了配合物的组成为Ce(Gly)2(Ala)3Cl3*2H2O, 并用溶解量热法分别测定了CeCl3*7H2O(s), 2Gly(s)+3Ala(s)和Ce(Gly)2(Ala)3Cl3*2H2O(s)在2 mol*L-1 HCl中的溶解焓; 再根据盖斯定律设计了一个热化学循环, 计算得到了七水氯化铈与甘氨酸丙氨酸反应的反应焓ΔrHmθ (298.15 K)=29.075 kJ*mol-1, 并求出了Ce(Gly)2(Ala)3Cl3*2H2O(s)标准生成焓△fHmθ [Ce(Gly)2(Ala)3Cl3*2H2O, s, 298.15 K]=-4468.0 kJ*mol-1.     

烟酸锰配合物[Mn(C_6H_4NO_2)_2]·2H_2O(s)的合成、生成焓及其对粟酒裂殖酵母细胞生长代谢的微量热法研究

合成了一种新的烟酸锰配合物,并通过红外光谱﹑热重差热分析﹑元素分析﹑化学分析等手段确定其结构与组成.应用溶解量热法,分别测定了四水氯化锰、烟酸和烟酸锰在常压,298.15 K,混合溶剂(VDMSO∶VEtOH∶V2 mol/L HCl=1∶1∶1)中的溶解焓,△s Hm[MnCl2·4H2O(s),298.15 K]=-(13.596±0.170)kJ·mol-1,△s Hm[2C6H5NO2(s),298.15 K]=(42.780±0.090)kJ·mol-1以及△s Hm[[Mn(C6H4NO2)2]·2H2O,298.15 K]=(15.936±0.070)kJ·mol-1.根据热化学原理求出了反应MnCl2·4H2O(s)+2C6H5NO2(s)=[Mn(C6H4NO2)2]·2H2O(s)+2HCl(g)+2H2O(l).在298.15 K时标准摩尔反应焓△r Hm(1)=(66.42±0.88)kJ·mol-1和配合物[Mn(C6H4NO2)2]·2H2O(s)的标准摩尔生成焓△f Hm[[Mn(C6H4-NO2)2]·2H2O(s),298.15 K]=-(1554.8±2.0)kJ·mol-1.应用TAM air热导式等温微量量热仪测定了烟酸锰配合物[Mn(C6H4NO2)2]·2H2O在301.15 K时对粟酒裂殖酵母细胞生长代谢的产热曲线,计算得到了粟酒裂殖酵母细胞生长速率常数k,最大放热功率时间tp以及总放热量Qtotal等热化学参数.实验结果表明,随着烟酸锰配合物浓度的增加,粟酒裂殖酵母细胞生长代谢速率常数k和总放热量Qtotal减少,即烟酸锰对粟酒裂殖酵母细胞有抑制作用.     

一个新型分子铁磁体--氰根桥联的铜(Ⅱ)-铁(Ⅲ)配合物

合成和表征了一个新的分子磁体,氰根桥联的杂化型异金属配合物[Cu(en)]3[Fe(CN)6]2·3H2O(en为乙二胺).变温磁化率、零场冷却磁化强度(ZFCM)、场冷却磁化强度(FCM)和磁滞回线测量表明铜铁离子间存在着铁磁性相互作用,其铁磁相变温度为Tc=11.0K,矫顽力为20×10-4T,剩磁为1.70×10-1cm3·mol-1·T.该化合物为杂化型铜(Ⅱ)-铁(Ⅲ)普鲁士蓝类中具有铁磁相变温度的首例.     

VOSO_4·2.76H_2O(s)在水和硫酸水溶液中的溶解焓

在298.15K下利用具有恒温环境的溶解-反应热量计,测定了VOSO4·2.76H2O(s)在水和0.5mol·kg-1硫酸水溶液中的摩尔溶解焓.在硫酸水溶液中VOSO4·2.76H2O(s)摩尔溶解焓的负值比在纯水中要小很多,这说明VOSO4在硫酸水溶液中具有较高的能量状态.借助VOSO4水溶液的离子缔合平衡和硫酸的二级解离平衡,改进了Archer方法,并用这种改进的方法分别估算了VOSO4·2.76H2O(s)在水中的标准摩尔溶解焓△sHm=-29.18kJ·mol-1,以及在0.5mol·kg-1硫酸水溶液中的标准摩尔溶解焓△sHm=-25.79kJ·mol-1.根据离子缔合平衡和硫酸二级解离平衡的计算结果,硫酸根离子浓度受到硫酸二级解离平衡控制,使部分[VOSO4]0离子对解离,致使硫酸氧钒-硫酸水溶液中的自由氧钒离子(VO2+)增加.     

α-甘氨酸晶体的动态磁手性和磁电效应

利用变温直流磁化率测定, 在外加磁场强度为依1 T, 磁场平行于晶体b轴, 发现在301-302 K α-甘氨酸有动态磁手性相变. α-甘氨酸晶体的每个晶胞包含四个分子, 属于具有中心对称结构的P21/n群, 电荷中心对称, 不导电. 在晶体中, 两层之间的N+(3)—H(8)…O(1)和N+(3)—H(8)…O(2)氢键, 沿b轴相互交叉反向配对排列. 在303 K, 用原子力显微镜可观察到α-甘氨酸晶体表面分子层与层间有规则的交叉螺旋排列. 结合中子衍射确定相变机制为, 在相变温度及外加磁场H=±1 T时, α-甘氨酸中的N+(3)—H(8),电子自旋反转为(↑). 因为N+(3)—H(8)…O(1)和N+(3)—H(8)…O(2)两反向氢键的强度和键角不同, 由动态磁手性和磁电效应, 产生电荷中心不对称, 导致304 K附近的热电相变.     

甲壳素对铅(Ⅱ)的吸附研究

进行了铅离子在甲壳素上的吸附行为实验,结果表明在pH=4.46时吸附最佳。测得静态饱和吸附容量为478mg.g-1(树脂);用0.5mol.L-1HCl可洗脱,洗脱率达98.8%;测得表观速率常数k298=8.53×10-5s-1;表观活化能Ea=16.54kJ.mol-1;等温吸附服从Freundlich经验式;吸附热力学参数△H=8.70kJ.mol-1,△S=41.7J.mol-1.K-1,△G=-3.71kJ.mol-1。     

三元配合物Ho(Et2dtc)3(phen)的合成及其热化学性质

改进文献方法,以铜试剂(NaEt2dtc·3H2O)和邻菲咯啉(o-phen·H2O)与低水合氯化钬(HoCl3·3.58H2O)在无水乙醇中反应,制得三元固态配合物.化学分析和元素分析确定该配合物的组成为Ho(Et2dtc)3(phen).IR光谱表明配合物中Ho3 与3个NaEt2dtc中的6个硫原子双齿配位,同时与o-phen中的2个氮原子双齿配位,可推测其配位数为8.用微量热量计测定了298.15 K下液相生成反应的焓变△rHm (1),为(-14.697±0.0376)kJ·mol-1,通过合理的热化学循环计算了固相生成反应焓变△rHm (s),为(117.504±0.619)kJ·mol-1;改变反应温度,研究了配合物的液相生成反应的热力学性质.配合物的恒容燃烧能△cU用精密转动弹热量计测定为(-18687.64±8.22)kJ·mol-1,其标准燃烧焓△cHm 和标准生成焓△fHm 经计算分别为(-18706.85±8.22)和(-70.01±9.37)kJ·mol-1.     

水合烟酸钡的合成、±结构表征和热化学性质

选择烟酸和氢氧化钡作为反应物, 利用室温固相合成方法, 借助于球磨技术, 合成了一种新的化合物——水合烟酸钡. 利用化学分析、元素分析、FTIR和X射线粉末衍射等方法确定了它的组成和结构为Ba(Nic)2·3H2O(s). 利用精密自动绝热热量计直接测定了此化合物在78-400 K温区的摩尔热容. 在热容曲线上出现了一个明显的吸热峰, 通过对热容曲线的解析, 得到了相变过程的峰温、相变焓和相变熵分别为(327.097±1.082) K、(16.793±0.084) kJ·mol-1和(51.340±0.164) J·K-1·mol-1. 将该温区的摩尔热容实验值用最小二乘法拟合得到摩尔热容(Cp,m)对温度(T)的多项式方程, 并且在此基础上计算出了它的舒平热容值和各种热力学函数值. 另外, 依据Hess定律, 通过设计合理的热化学循环, 选择体积为100 mL、浓度为0.5 mol·L-1的盐酸作为量热溶剂, 利用等温环境溶解-反应热量计分别测量固相反应的反应物和产物在所选溶剂中的溶解焓, 利用溶解焓确定固相反应的反应焓为⊿rH0m=-(84.12±0.38) kJ·mol-1. 最后, 利用固相反应的反应焓和其它反应物和产物已知的热力学数据计算出水合烟酸钡的标准摩尔生成焓为⊿fH0m[Ba(Nic)2·3H2O(s)]=-(2115.13±1.90) kJ·mol-1.     

邻苯二甲酸氢铵NH4(C8H5O4)(s)的低温热容和热化学研究

选择分析纯邻苯二甲酸和浓氨水为反应物,合成了邻苯二甲酸氢铵.利用元素分析、FTIR和X-射线粉末衍射技术表征了它的组成和结构.用精密自动绝热热量计测定了它在78～400 K温区的摩尔热容,将该温区的摩尔热容实验值用最小二乘法拟合,得到摩尔热容(Cp,m)随折合温度(X)变化的多项式方程,利用此方程计算出该温区内每隔5 K的舒平热容值和相对于298.15K的各种热力学函数值.另外,依据Hess定律,通过设计合理的热化学循环,利用等温环境溶解-反应热量计分别测定所设计反应的反应物和产物在所选溶剂中的溶解焓,得到该反应的反应焓为△rHθm=(1.787±0.514)kJ·mol-1.最后,利用此反应焓和反应中其他物质的热力学数据计算出邻苯二甲酸氢铵的标准摩尔生成焓为:△fHθm[NH4(C8H5O4),s]=-(912.953±0.628)kJ·mol-1.     

K(FOX-7)·H_2O的合成、晶体结构和热行为

利用1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)和KOH在甲醇水体系中合成了一种新型有机钾盐,并培养出K(FOX-7)·H2O单晶.该晶体属三斜晶系,P1空间群,晶胞参数:a=0.7493(2)nm,b=0.9767(3)nm,c=2.0035(5)nm,α=90.017(4)°,β=97.129(4)°,γ=90.019(4)°,V=1.4548(7)nm3,Dc=1.865g/cm3,μ=0.724mm-1,F(000)=832,Z=8,R1=0.0523,wR2=0.1082.K(FOX-7)·H2O的热分解行为可分为一个脱水和两个放热分解过程,且第一放热分解反应的表观活化能和指前因子分别为135.9kJ/mol和1012.17s-1.热爆炸的临界温度为212.02℃.同时,利用微量热法测定了K(FOX-7)·H2O的比热容,298.15K时的摩尔热容为210.88J·mol-1·K-1.用测得的比热容方程计算了298.15K为基础的FOX-7的热力学函数,并得到了绝热至爆时间为15.7～16.8s之间的某一值.     

大孔丙烯酸树脂对镧元素的静态与动态吸附研究

研究了大孔丙烯酸树脂(MAR)对镧离子的吸附与解吸行为.静态吸附研究pH值、接触时间和温度对吸附的影响.结果表明,大孔丙烯酸树脂可以有效地将镧离子从水溶液中去除.吸附平衡的时间为14 h.在308 K时,缓冲液pH值6.50,由Langmuir等温线模型得出大孔丙烯酸树脂对镧离子的最大吸附量是379 mg·g-1.吸附过程符合液膜扩散动力学(k=4.37×10-5～5.06×10-5s1).与Freundlich等温线相比,吸附过程更符合Langmuir等温线模型.吸附热力学参数分别为:△H=16.7 kJ·mol-1,△S=130 J·(mol·K)-1,△C298K=-22.0 kJ·ml-1.托马斯模型用于确定动态吸附的特征参数以及预测突破曲线.镧离子可以用浓度为0.5 mol·L-1的HCl溶液洗脱.利用红外光谱技术对大孔丙烯酸树脂的表面进行吸附前与吸附后的表征.     

2-甲基-2-丁醇的低温热容和热力学性质

本文用精密自动绝热量热仪测定了2-甲基-2-丁醇在80～305 K温区的热容,从热容曲线(Cp-T) 发现三个固－固相变和一个固－液相变, 其相变温度分别为T = 146.355, 149.929, 214.395, 262.706 K。从实验热容数据用最小二乘法得到以下四个温区的热容拟合方程。在80～140K温区, Cp,m = 39.208 + 8.0724X - 1.9583X2 + 10.06X3 + 1.799X4 - 7.2778X5 + 1.4919X6, 折合温度X = (T –110) / 30; 在 155 ～ 210 K温区, Cp,m = 70.701 + 10.631X + 12.767X2 + 0.3583X3 - 22.272X4 - 0.417X5 + 12.055X6, X = (T –182.5) /27.5; 在220 ～ 250 K温区, Cp,m = 99.176 + 7.7199X - 26.138X2 + 28.949X3 + 0.7599X4 - 25.823X5 + 21.131X6, X = (T – 235)/15; 在 270～305 K温区, Cp,m =121.73 + 16.53 X- 1.0732X2 - 34.937X3 - 19.865X4 + 24.324X5 + 18.544X6, X = (T –287.5)/17.5。从实验热容计算出相变焓分别为0.9392, 1.541, 0.6646, 2.239 kJ×mol-1; 相变熵分别为6.417, 10.28, 3.100, 8.527 J×K-1×mol-1。根据热力学函数关系式计算出80～305 K温区每隔5 K的热力学函数值 [HT –H298.15]和 [ST –S298.15]。