ГА́ЗОВЫЕ ГИДРА́ТЫ

ГА́ЗОВЫЕ ГИДРА́ТЫ, клат­ра­ты, ко­то­рые об­ра­зо­ва­ны вклю­че­ни­ем мо­ле­кул га­зо­об­раз­ных ве­ществ (или лег­ко­ле­ту­чих жид­ко­стей) в по­лос­ти кри­стал­лич. кар­ка­са, по­стро­ен­но­го по­сред­ст­вом во­до­род­ных свя­зей из мо­ле­кул во­ды. В со­став гид­ратов мо­гут вхо­дить га­зы, мо­ле­ку­лы ко­то­рых име­ют диа­метр 0,38–0,92 нм (Ar, Xe, O₂, N₂, Cl₂, Br₂, H₂S, CO₂, SO₂, ClO₂, уг­ле­во­до­ро­ды C₁–C₄ и их га­ло­ген­про­из­вод­ные и др.). Ис­сле­до­ва­ния Г. г. на­ча­лись в 1811, ко­гда Г. Дэ­ви по­лу­чил гид­рат хло­ра Cl₂·5,75H₂O при на­сы­ще­нии хло­ром во­ды при 0 °C.

Для Г. г. наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны три ти­па клат­рат­ных кар­ка­сов: ку­би­че­ская струк­ту­ра I, в ко­то­рой струк­тур­ный фраг­мент об­ра­зо­ван 46 мо­ле­ку­ла­ми H₂O и вклю­ча­ет 6 боль­ших по­лос­тей и 2 ма­лых, ку­би­че­ская струк­ту­ра II, в ко­то­рой фраг­мент об­ра­зо­ван 136 мо­ле­кула­ми H₂O и вклю­ча­ет 8 боль­ших по­лос­тей и 16 ма­лых, и гек­са­го­наль­ная струк­ту­ра, в ко­то­рой на од­ну боль­шую по­лость при­хо­дит­ся 5 ма­лых. При об­разо­ва­нии Г. г. в осн. за­пол­ня­ют­ся по­лос­ти кар­ка­са, мак­си­маль­но со­от­вет­ст­вую­щие раз­ме­рам мо­ле­кул га­за. Ес­ли все по­лос­ти за­пол­ня­ют­ся мо­ле­ку­ла­ми од­но­го и то­го же га­за (при­чём в ка­ж­дую мо­ле­ку­ляр­ную по­лость вхо­дит толь­ко од­на мо­ле­ку­ла га­за), на од­ну мо­ле­ку­лу га­за при­хо­дит­ся 5,75, 7,67 или 17 мо­ле­кул во­ды (напр., Xe·5,75H₂O, цик­ло-C₃H₆·7,67H₂O, C₃H₈·17H₂O). Час­тич­ное или пол­ное за­пол­не­ние по­лос­тей в клат­рат­ных кар­ка­сах мо­ле­ку­ла­ми га­зов при­во­дит к до­пол­ни­тель­ной ста­би­ли­за­ции кар­ка­са. Тер­мо­ди­на­мич. ус­той­чи­вость гек­са­го­наль­ной струк­ту­ры дос­ти­га­ет­ся при од­но­вре­мен­ном за­пол­не­нии круп­ны­ми мо­ле­ку­ла­ми боль­ших по­лос­тей и вспо­мо­га­тель­ны­ми мо­ле­ку­ла­ми со­от­вет­ст­вую­ще­го раз­ме­ра ма­лых по­лос­тей (напр., CH₃C₆H₁₁·5H₂S·34H₂O). Реа­ли­за­ция кон­крет­ной струк­ту­ры обу­слов­ле­на не толь­ко раз­ме­ра­ми мо­ле­кул га­за, но и ус­ло­вия­ми (темп-ра, дав­ле­ние, со­став га­зо­вой сме­си и др.) об­ра­зо­ва­ния Г. г.

Г. г. – твёр­дые кри­стал­лич. ве­ще­ст­ва, по внеш­не­му ви­ду на­по­ми­наю­щие снег или рых­лый лёд; мо­гут су­ще­ст­во­вать при по­ло­жит. темп-рах. Име­ют от­но­си­тель­но ма­лую об­ласть тер­мо­ди­на­мич. ус­той­чи­во­сти (напр., те­п­ло­та раз­ло­же­ния CH₄·5,75H₂O все­го 54 кДж/моль).

Г. г. об­ра­зу­ют га­зы га­зо­вых и га­зо­кон­ден­сат­ных ме­сто­ро­ж­де­ний. Мн. тех­но­ло­гич. про­цес­сы (в ча­ст­но­сти, до­бы­чи, пе­ре­ра­бот­ки и транс­пор­ти­ро­ва­ния при­род­ных га­зов) со­про­во­ж­да­ют­ся об­ра­зо­ва­ни­ем Г. г.; для пре­дот­вра­ще­ния гид­ра­то­об­ра­зо­ва­ния в га­зо­вый по­ток вво­дят ин­ги­би­то­ры (напр., низ­шие али­фа­тич. спир­ты, гли­ко­ли, разл. ПАВ) или про­из­во­дят осуш­ку га­зов. Об­ра­зо­ва­ние Г. г. мо­жет ис­поль­зо­вать­ся для оп­рес­не­ния мор­ской во­ды, хра­не­ния га­зов, при раз­де­ле­нии га­зо­вых сме­сей и др.