Кристаллическая и молекулярная структура диаммониевой и монометиламмониевой солей 5-нитраминтетразола
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
ДИПЛОМ
Тема:
Кристаллическая и молекулярная структура диаммониевой и монометиламмониевой солей 5-нитраминтетразола
Cодержание
Введение
. Методы исследования атомной структуры
2. Этапы определения структуры монокристалла
3. Практическая часть
.1 Диаммониевая соль 5-нитраминтетразола
.2 Монометиламмониевая соль 5-нитраминтетразола
Выводы
Список литературы
Введение
Исследованы структуры диаммониевой (рис. 1а) и монометиламмониевой солей 5-нитраминтетразола (рис. 1б).
Рис. 1
Оба исследуемых вещества содержат гуанидиновый фрагмент (рис. 2а), который является важной частью молекул энергоемких материалов. Наиболее известные вещества с гуанидиновым фрагментом: нитрогуанидин (NGu), который широко используется в ракетах с медленным сгоранием топлива (рис. 2б), и 1,2,3 триамино-гуанидиновый нитрат (TAGN) (рис. 2в). Поскольку NGu обладает низкой чувствительностью к ударам и относительно низкой температурой пламени, то перспективным направлением является синтез и исследование новых соединений на нитрогуанидиновой основе. Структурные исследования направлены на изучение молекулярного и кристаллического строения производных Ngu, так как наряду с химическим состоянием конформация молекул и их упаковка в кристалле определяют свойства веществ.
Рис. 2
Известно, что существует 2 формы нитрогуанидина: нитримино - амино (нитраминная) (рис. 3а) и нитрамино - имино (нитриминная) (рис. 3б), в соответствии с этим его производные имеют нитриминное или нитраминное строение.
Рис. 3
Строение некоторых производных нитрогуанидина не удалось установить из-за отсутствия качественных монокристаллов. Примером служит 3(5)-нитрамино-1,2,4-триазол, строение которого очень долго было спорным (рис. 4а,б).
В большинстве ранних работ этому соединению приписывается нитраминное строение, но тогда неизвестно какому атому азота триазольного цикла принадлежит один из водородов (рис. 4а).
В некоторых работах предполагают возможным равновесие между нитраминной и нитриминной (рис. 4б) структурами в растворе. Таким образом, однозначно структура не определена. Знание же структуры необходимо для описания химических реакций, механизма термического разложения, объяснения спектральных данных и т.д.
Рис. 4.
Методами структурного анализа можно было бы однозначно определить строение, но не удалось получить качественные монокристаллы 5-нитрамин-1,2,4-триазола. Однако монокристаллы моноаммониевой соли этого вещества растут хорошо. Проведённый нами рентгеноструктурный анализ показал, что они имеют нитриминное строение, но это не означает, что само вещество является нитримином, так как получение солей могло привести к изменению нитриминного строения. Поэтому наши исследования были направлены на вещества из того же класса. Например, было известно, что 5-нитраминтетразол имеет нитриминное строение [12]. Поэтому если соли этого вещества будут иметь такое же строение, то можно сделать вывод что депротонирование не приводит к изменению нитриминного строения и 5- нитрамин-1,2,4-триазол является нитримином. В настоящей работе с этой целью и были исследованы структуры диамониевой и монометиламмониевой соли 5-нитраминтетразола. Кроме этого, проведен анализ геометрии молекул и их упаковки в кристалле.
1. Методы исследования атомной структуры
Основные исследования в области физики твердого тела направлены на получение новых материалов с важными свойствами, а также на объяснение физико-химических свойств уже известных веществ. Полный анализ любого материала невозможен без знания его микроструктуры, атомного строения, так как структура во многом определяет свойства кристаллов. Кроме того, например, малые изменения в конформации молекул могут сильно изменить химические свойства вещества в целом.
Для определения атомной структуры используются дифракционные методы. По типу используемого излучения существуют рентгенографичес-кий, нейтронографический и электронографический методы. Они взаимно дополняют друг друга. Так, в электронографии используют электроны высоких энергий, которые взаимодействуют с электростатическим потенциалом исследуемого образца. Этот метод обладает преимуществами при анализе тонких плёнок и поверхностей. Рентгеновское излучение рассеивается на электронной плотности вещества. Основным его недостатком является сложность локализации легких атомов в присутствии тяжелых. Этого недостатка лишен нейтронографический метод, который основан на взаимодействии пучка нейтронов с ядрами атомов. Рассеяние тепловых нейтронов не зависит регулярным образом от атомного номера элемента, поэтому при помощи этого метода можно выявить не только легкие атомы, но и разделить атомы с близкими атомными номерами. Кроме того, он позволяет определять магнитную структуру вещества и исследовать динамику решётки. Его основными недостатками являются слабый эффект рассеяния по сравнению с рентгеновским излучением и большая дороговизна. Поэтому наиболее распространенным оказался рентгеноструктурный анализ, особенно после открытия синхротронного излучения, а нейтронографические исследования применяются либо для исследования магнитной структуры либо ут?/p>