рентгенографічний фазовий аналіз органічної маси кам'яного вугілля

Докт. хім.наук Ю.М. Корольов (ІНХС АН РФ) і канд. хім. наук С. Г. Гагарін (ІГІ)

При дослідженні багатокомпонентних вуглецевих систем особливу роль набувають такі прямі методи, як, наприклад, рентгенографічний кількісний фазовий аналіз (РКФА). Цей метод дозволяє поряд з упевненою діагностикою будь-якого вуглецевого компоненту однозначно визначати динаміку і механізм фазових перетворень природних або синтетичних вуглецевих систем в процесі впливу на них різних фізико-хімічних чинників. У Зокрема, в роботах [1, 2] розглянуті питання динаміки фазового перетворення органічної маси вугілля в процесі метаморфізму.

У результаті всебічного вивчення рентгенофазового природних і штучних вуглецевих речовин було встановлено, що переважна більшість цих сполук відноситься до аморфним утворень (3]. Зокрема, органічна складова кам'яного вугілля являє собою суміш різних рентгеноаморфних компонентів, присутність і кількість яких змінюється в ряді метаморфізму [1, 2].

Всі вугілля, особливо на ранніх та середніх стадіях углефікаціі, не можна віднести до чисто вуглецевих речовин, оскільки для них характерно змінне відношення Н/С. Як було встановлено в роботі [1], у вугіллі і антрациту присутні чотири вуглеводневих і один вуглецева складова. Кожна з фаз характеризується певним значенням головного межплоскостного відстані, а профілі і характер дифракційного спектру кожного компонента визначаються будовою що складають даний компонент молекул, характером їх взаємодії в кристалітів і розмірами останніх (областей когерентного розсіювання L).

Типи аморфних систем і особливості їх дифракційного розсіювання

Якщо має місце взаємодія досить однорідних за складу та структури молекул, то дифракційний спектр такого рентгеноаморфного речовини містить три максимуму. Перший (головний) рефлекс - найбільшої інтенсивності-відповідає міжмолекулярної взаємодії [4]. За полушіріне цього максимуму визначають висоту "стопки", до якої покладені молекули, і при певній висоті молекулярного шару підраховують їх кількість в упаковці. Міжатомних відстань d головного рефлексу відображає середньостатистичне відстань між молекулами Я, яке визначається модифікованим рівнянням Еренфеста [5]:

(1)

Тут