Исследование строения и свойств новых кристаллических органических, неорганических, металлорганических и комплексных соединений методами рентгеноструктурного анализа и квантовой химии

Раздел 1 В ходе реализации проекта были изучены химические составы, физические свойства и дифрактометрические характеристики 820 образцов силикатов и оксидов из ряда геологи-ческих формаций магматического, метаморфического, метасоматического и гидротермаль-ного генезиса, а также ряда синтетических соединений и соединений техногенного и био-генного генезиса. Для ряда образцов изучены кристаллические структуры. Выявлены прото-типы новых материалов с технологически важными свойствами (иммобилизационными по отношению к актиноидам, стронцию, цезию и токсичным тяжёлым металлам), ионопрово-дящими и ионообменными). Обнаружено явление гигантского рамановского рассеяния микропористыми материалами, содержащими гидратные комплексы протона – потенциаль-ными ионными проводниками. В том числе, в 2023 году выполнены исследования физико-химических свойств ряда синтетических микропористых цирконосиликатов. Обобщены все известные данные об инфракрасных и рамановских спектрах соединений с титанильными и ванадильными группами. Установлена связь между длинами коротких ковалентиных связей Ti–O и V–O с одной стороны и частотами соответствующих валентных колебаний – с дру-гой. Показано, что критерий Гладстоуна-Дейла с принятыми коэффициентами для Ti4+ и V4+ неприменим ко всем титанильным соединениям и к ванадильным соединениям с цепочками ковалентно связанных ванадильных групп, включая ванадилсульфат (VO)(SO4). Определе-ны скорректированные гладстоуновские коэффициенты для этих частных случаев. Раздел 2 За отчетный период 2019-2023 проведено обширное исследование методами РСА и квантовой химии молекулярной и кристаллической структуры новых фотохромных спиро-пиранов различного строения в открытой и закрытой формах, большого набора энергоемких соединений разных классов и со-кристаллов на их основе, ионных проводников и других органических соединений и комплексов переходных металлов с новыми лигандами, кото-рые интересны с фундаментальной точки зрения и перспективны с позиции фотопереклю-чаемых и биологически активных систем, ТРТ и бризантных ВВ, протонных проводников для водородной энергетики. Впервые уставленный состав цеолитов HZSM-5. (общий состав (H1+x)[Al3+xSi4+12-xO24]xwH2O, уточнялся с помощью нейтронографического исследования и распределения Al3+ ионов по тетраэдрическим узлам структуры цеолита. Полученные экспериментальные данные сравнивались с расчетными (расчет ТФП, программа VASP 5.3.3) и имеющимися в литературе. Результаты сравнения показали, что в настоящее время не существует надежных методов определения структурных позиций расположения атомов алюминия в цеолите HZSM-5. Для получения наиболее надежных данных о заполнении Т-мест в каждом кон-кретном случае необходимо использовать качественные экспериментальные данные с боль-шим количеством дифракционных пиков для уточнения структуры с использованием ис-точника нейтронного излучения. Способ и условия получения цеолитов HZSM-5, включая соотношение Si и Al в ис-ходном образце, ответственны за их распределение по Т-узлам структуры и содержание в них. Квантовохимические расчеты позволяют выявить лишь наиболее энергетически вы-годные места замещения атомов кремния другими атомами, но без предсказания содержания атомов кремния в каждом из них и, конечно, независимо от этих условия синтеза объектов.