Анотація до роботи:

Животова О.М. Фізичні стани гідратованих систем на основі оксиетильованих похідних гліцерину і ацетаміду при температурах нижче 273 К. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.14 - теплофізика і молекулярна фізика. – Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, Харків, 2008.

Вперше вивчено фазову поведінку гідратованих систем на основі оксиетильованих похідних гліцерину зі ступенем полімеризації n = 5, 25, 30 (ОЕГ_n) і ацетаміду зі ступенем полімеризації n = 1, 7-8 (ОЕАц_n) в діапазоні температур 123-273 К і діапазоні концентрацій 0-100 %. В ході досліджень методом ДСК зразки охолоджували з середньою швидкістю 3,3 К/c і нагрівали зі швидкістю 8,3 10^–3 К/c. Побудовано і проаналізовано діаграми фізичних станів бінарніх систем вода–ОЕГ (ОЕАц). Показано, що в області низьких концентрацій ОЕГ та ОЕАц спостерігалася кристалізація води на етапі охолодження із формуванням склоподібних включень розчинів ОЕГ та ОЕАц евтектичних концентрацій, завершення кристалізації відбувалося на етапі нагрівання. У діапазоні середніх концентрацій ОЕГ та ОЕАц системи тверднули в повністю аморфному стані, а кристалізація відбувалася на етапі нагрівання. В області помірно високих концентрацій всіх досліджуваних речовин, а також високих концентрацій ОЕГ_{n = 5}, ОЕАц_{n = 1} и ОЕАц_{n = 7-8} системи залишалися повністю аморфними як на етапі охолодження, так і на етапі нагрівання. В області високих концентрацій ОЕГ_{n = 25} та ОЕГ_{n = 30} кристалізувався неводний компонент. Отримані дані підтверджені методом оптичної кріомікроскопії. На основі аналізу діаграм, а також досліджень методом ІЧ-спектроскопії оцінено кількість сильно і слабо зв'язаної води досліджуваними молекулами.

У дисертаційній роботі вирішене наукове завдання, спрямоване на дослідження фізичних станів бінарних систем вода–ОЕГ_{n = 5}, вода–ОЕГ_{n = 25}, вода–ОЕГ_{n = 30}, вода–ОЕАц_{n = 1} і вода–ОЕАц_{n = 7-8} в діапазоні концентрацій 0-100 % і температурному діапазоні 123-273 К, а також міжмолекулярних взаємодій в цих системах.

1. Вперше побудовано фазові діаграми досліджуваних бінарних систем. Встановлено закономірності розвитку кристалічних і аморфних структур в досліджуваних гідратованих системах в термодинамічно нерівноважних умовах, що виникають в результаті охолодження з високими швидкостями.

2. Показано, що в діапазоні низьких концентрацій неводного компоненту при охолодженні утворюються кристали льоду і аморфні включення постійного складу, близького до евтектичного. Добудова кристалів льоду відбувається на етапі нагрівання за рахунок молекул води, рухливість яких значно зросла при розсклуванні.

3. Встановлено, що в діапазоні середніх концентрацій неводного компоненту системи тверднуть в метастабільному склоподібному стані, з якого виходять на етапі нагріву в внаслідок розвитку кристалізації води у вигляді дендритів, що мають осі різних порядків.

4. У області помірно високих концентрацій всіх досліджуваних речовин, а також високих концентрацій ОЕГ_{n = 5}, ОЕАц_{n = 1} та ОЕАц_{n = 7-8} відбувається формування аморфного стану в результаті повного зв'язування води молекулами досліджуваних речовин за допомогою водневих зв'язків. Максимальна залученість компонентів систем у формування міжмолекулярних водневих зв'язків характерна для області евтектичних концентрацій, де спостерігається максимальна кількість аморфної фази.

5. Показано, що у області високих концентрацій ОЕГ_{n = 25} та ОЕГ_{n = 30} кристалізується неводний компонент у вигляді сітчастої структури із тонких довгих випадковим чином орієнтованих кристалів, що, ймовірно, обумовлено підвищенням внеску оксиетильних полімерних ланцюжків.

6. Вперше оцінено числа гідратації молекул ОЕГ і ОЕАц на підставі аналізу фазових діаграм досліджуваних систем і даних ІЧ-спекутроскопії: молекула ОЕГ_{n = 5} зв'язує близько 20 молекулу води, з них близько 7 сильно; ОЕГ_{n = 25} – близько 72 з них близько 34 сильно; ОЕГ_{n = 30} – близько 92 з них близько 48 сильно; ОЕАц_{n = 1} – близько 8 з них близько 3 сильно; ОЕАц_{n = 7-8} – близько 32-33 з них близько 8-9 сильно; кожна етоксигрупа молекул ОЕГ зв'язує близько трьох молекул води, з яких 1-2 сильно. Досить високі значення чисел гідратації пояснюють схильність розчинів досліджуваних речовин до склування.

Публікації автора:

1. Зинченко А. В., Калориметрическое исследование водных растворов аддуктов N-ацетилэтаноламина / А.В. Зинченко, Е. Н. Животова, В. В. Чеканова, А. В. Николенко, А. М. Компаниец // Вісник ХНУ, № 665, Біофізичний вісник. – 2005. – Вип. 1 (15). – С. 111-115.

2. Животова Е.Н. Термический анализ бинарных систем вода–оксиэтилированный глицерин (степень полимеризации n = 5 и 25) при температурах ниже 273 К / Е. Н. Животова, А.В. Зинченко, В.В. Чеканова, А.М. Компаниец // Доповіді Національної академії наук України. – 2006. – №9. – С. 74–79.

3. Животова Е.Н. Исследование физических состояний бинарных систем вода–оксиэтилированный глицерин со степенью полимеризации n = 5 и 25 при температурах ниже 273 К методом криомикроскопии / Е. Н. Животова, Л.Г. Кулешова, А.В. Зинченко, В.В. Чеканова // Доповіді Національної академії наук України. – 2007. – №4. – С. 78-84.

4. Zhivotova E. N. Physical states of aqueous solutions of oxyethylated glycerol with polymerization degree of n = 30 at temperatures lower than 283 K / E. N. Zhivotova, A. V. Zinchenko, L. G. Kuleshova, V. V. Chekanova, A. M. Kompaniets // CryoLetters. – 2007. – V. 28, No 4. – P. 261-270.

5. Животова Е.Н. Исследование физических состояний водных растворов оксиэтилированных производных ацетамида со степенью полимеризации n = 1 и 7-8 методом оптической криомикроскопии / Е. Н. Животова, Л.Г. Кулешова, А.В. Зинченко, В.В. Чеканова // Доповіді Національної академії наук України. – 2007. – №11. – С. 81–87.

6. Животова Е.Н. Оценка количества воды, связанной с оксиэтилированными производными глицерина / Е. Н. Животова, Е.В. Духопельников // Доповіді Національної академії наук України. – 2008. – №5. – С. 89–93.

7. Зинченко А. В. Исследование водных растворов оксиэтилированных производных ацетамида методом ДСК / А.В. Зинченко, Е. Н. Животова, В. В. Чеканова, А. М. Компаниец // Проблеми біологічної і медичної фізики: І Українська наукова конференція з міжнародним представництвом, 20-22 вересня 2004 р. : тези доповідей. – Х.: Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, 2004. – С. 85.

8. Zhivotova E. N. Calorimetric Investigations of Aqueous Solutions of Glycerol Oxyethylated Derivatives with Polymerization Degree of 5 and 25 / E. N. Zhivotova, A. V. Zinchenko, V. V. Chekanova, A. M. Kompaniets // Холод в биологии и медицине: Ежегодная конференция молодых ученых ИПКиК НАН Украины, 17-18 мая 2005 г. : тезисы докл. – Проблемы криобиологии. – 2005. – Т. 15, № 4. – С. 723-724.

9. Zinchenko A. V. Phase transitions and metastable states in the system water—N-acetyl ethanolamine and its adducts within the temperature range of 273–77 K / A. V. Zinchenko, E. N. Zhivotova, V. D. Zinchenko // Physics of Liquid Matter: Modern Problems: 3^rd International Conference, May 27-31, 2005 : Abstracts. – Kyiv: Taras Shevchenko Kyiv National University, 2005. – P. 161.

10. Zhivotova E. N. Investigation of water solutions of oxyethylated derivatives of glycerol with different polymerization degrees at temperatures lower than 10 С by the differential scanning calorimetry / E. N. Zhivotova, A. V. Zinchenko // Electronics and Applied Physics: I International Conference, November, 24-27, 2005 : Proceedings. – Kyiv: Taras Shevchenko Kyiv National University, 2005. – P. 113–114.

11. Животова Е. Н. Исследование водных растворов оксиэтилированного глицерина (n = 30) методами ДСК и ИК-спектроскопии / Е.Н. Животова, Е. В. Духопельников // Радіофізика та НВЧ електроніка: П’ята Харківська конференція молодих науковців, 14-16 грудня 2005 р. : матеріали конф. – Х: Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН Украины, 2005. – C. 48.

12. Животова Е. Н. Исследование физических состояний оксиэтилированных производных глицерина методом ДСК и криомикроскопии / Е.Н. Животова, Л. Г. Кулешова, А. В. Зинченко // Актуальные вопросы теоретической и прикладной физики и биофизики «Физика. Биофизика – 2006»: Вторая всеукраинская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, 17-22 апреля 2006 г. : материалы конф. – Севастополь: Севастопольский национальный технический университет, 2006. – С. 23-26.

13. Zhivotova E. N., Physical states of aqueous solutions of N-acetylethanolamine and its oxyethylated derivative by optical cryomicroscopy at temperatures below 273 K / E. N. Zhivotova, A. V. Zinchenko, L. G. Kuleshova // Electronics and Applied Physics: II International Conference, October, 11-14, 2006 : Proceedings. – Kyiv: Taras Shevchenko Kyiv National University, 2006. – P. 111–112.

14. Животова Е.Н. Криомикроскопическое исследование бинарных систем вода–оксиэтилированные производные ацетамида (n = 1, 7-8) при температурах ниже 273 К / Е.Н. Животова, Л. Г. Кулешова, А. В. Зинченко // Радіофізика та НВЧ електроніка: VI Харківська конференція молодих науковців, 13-14 грудня 2006 р. : матеріали конф. – Х: Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН Украины, 2006. – C. 37.

15. Zhivotova E.N. Low-temperature phase transitions, glass transition and intermolecular interactions in aqueous solutions of oxyethylated glycerol with polymerization degree of n = 25 / E. N. Zhivotova // Холод в биологии и медицине-2007: Ежегодная конференция молодых ученых ИПКиК НАН Украины, 16-17 мая 2007 г. : тезисы конф. – Проблемы криобиологии. – 2007. – Т. 17. № 2. – С. 196.

16. Zhivotova E.N. Physical states of a binary system water – oxyethylated glycerol (polymerization degree is n = 5) at temperatures lower than 273 K / E. N. Zhivotova, A.V. Zinchenko, L.G. Kuleshova, E.V. Dukhopelnykov // Фізика низьких температур (КМУ-ФНТ-2007): Конференція молодих учених, 5-7 червня 2007 р. : тези доповідей. – Х.: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН Украины, 2007. – С. 21.

17. Животова Е.Н. О формировании стеклообразного состояния водных растворов оксиэтилированных производных глицерина различной степени полимеризации / Е.Н. Животова, А.В. Зинченко // Радіофізика та електроніка: Харківська конференція молодих науковців, 12-14 грудня 2007 р. : збірник анотацій. – Х.: ІРЕ НАНУ, 2007.– C. 45.

18. Животова Е.Н. Формирование стеклообразного состояния в водных растворах оксиэтилированных производных глицерина и ацетамида / Е.Н. Животова, А.В. Зинченко // Актуальные вопросы теоретической и прикладной биофизики, физики и химии «БФФХ – 2008»: IV Всеукраинская научно-техническая конференция, 21-26 апреля 2008 г. : материалы конф. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2008. – С. 115-117.

19. Zhivotova E.N. Glass transition of aqueous solutions of oxyethylated derivatives of glycerol and acetamide / E. N. Zhivotova, A.V. Zinchenko // Фізика низьких температур (КМВ–ФНТ–2008): 1-а Всеукраїнська наукова конференція молодих вчених, 20 - 23 травня 2008 р. : тези доповідей. Х.: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН Украины, 2008.–С. 103.

20. Zhivotova E.N. Phase behaviour of a system water – oxyethylated glycerol of polymerization degree n = 25 / E. N. Zhivotova, A.V. Zinchenko, L.G. Kuleshova, E.V. Dukhopelnykov // Physics of liquid matter: Modern problems: 4th International Conference, May 23-26, 2008 : Abstracts. – Kyiv: Taras Shevchenko Kyiv National University, 2008.–P. 179.