题目：硼酸盐水溶液振动光谱分析

在硼酸盐晶体和水溶液中，硼以多聚硼氧配阴离子形式存在， 且在溶液中通常是多种形式共存。硼氧配阴离子存在形式及其相互作用受 溶液温度、pH值、总硼浓度、阳离子类型等因素影响。因而，硼酸盐水 溶液要比一般水溶液复杂。振动光谱对溶解度较大的硼酸盐水溶液中硎氧 配阴离子能够获得基团特征振动频率。Raman光谱有利于测量高含硼水溶 液中的样品而没有FT-IR光谱中来自于水的干扰，但可采用差示FT-IR光 谱技术来研究。本论文采用差示FT-IR光谱技术和Raman光谱研究了几种 硼酸盐水溶液中硼氧配阴离子的存在形式及其相互作用。 (1)进行了H_3BO_3与Cs_2CO_3在水溶液中反应平衡后，饱和硼酸盐溶 液的振动光谱分析。提出了溶液中硼氧配阴离子的存在形式及其结品析出 的Cs_2B_4O_7·5H_2O和CsB_5O_8·4H_2O固相的关系。 (2)利用酸效应增大了转化产物溶解度的方法进行了氯柱硎镁石在 HCl或H_3BO_3水溶液中的溶解转化平衡溶液的差示FT-IR光谱和Raman 光谱。考察了硼酸浓度、外加阳离子、温度和溶液pH值等因素对转化产 物的影响。通过光谱分析，提出了平衡水溶液中各硼氧配阴离子存在形式 与析出相应固相的关系。 (3)配制了含高浓度MgCl_2的MgO·B_2O_3-32％MgCl_2-H_2O体系过饱和 溶液，记录了该过饱和溶液在酸化和稀释过程中溶液的Raman光谱。通过 光谱分析，提出了各溶液中硼氧配阴离子的主要存在形式及其相互作用。 通过以上实验结果得出了以下重要结论： ①硼酸盐水溶液中某一硼氧配阴离子在FT-IR和Raman光谱中的特征 波数不同。 ②溶液中高硼浓度、较低pH和温度，分别有利于高聚合度硼氧配阴离 子的形成。 ③高浓度的阳离子不仅有利于硼酸的溶解，而且有利于硼氧配阴离子 的聚合。 ④硼酸盐溶液的稀释与一般盐的稀释不同，在硼酸盐溶液稀释过程 中，溶液的pH值通常不仅逐渐增大，而且有可能超过7。