Рентгенографический фазовый анализ органической массы каменных углей Докт. хим.наук Ю.М. Королев (ИНХС АН РФ) и канд. хим. наук С.Г.Гагарин (ИГИ)
    При исследовании многокомпонентных углеродистых систем особую роль приобретают такие прямые методы ,как, например, рентгенографический количественный фазовый анализ (РКФА). Этот метод позволяет наряду с уверенной диагностикой любого углеродистого компонента однозначно определять динамику и механизм фазовых преобразований природных или синтетических углеродистых систем в процессе воздействия на них различных физико-химических факторов. В частности, в работах [1, 2] рассмотрены вопросы динамики фазового преобразования органической массы угля в процессе метаморфизма.
    В результате всестороннего рентгенофазового изучения природных и искусственных углеродистых веществ было установлено, что подавляющее большинство этих соединений относится к аморфным образованиям (3]. В частности, органическая составляющая каменных углей представляет собой смесь различных рентгеноаморфных компонентов, присутствие и количество которых меняется в ряду метаморфизма [1, 2].
    Все угли, особенно на ранних и средних стадиях углефикации, нельзя отнести к чисто углеродистым веществам, поскольку для них характерно переменное отношение Н/С. Как было установлено в работе [1], в углях и антрацитах присутствуют четыре углеводородных и одна углеродная составляющая. Каждая из фаз характеризуется определенным значением главного межплоскостного расстояния, а профили и характер дифракционного спектра каждого компонента определяются строением слагающих данный компонент молекул, характером их взаимодействия в кристаллитах и размерами последних (областей когерентного рассеяния L). Типы аморфных систем и особенности их дифракционного рассеяния
    Если имеет место взаимодействие довольно однородных по составу и структуре молекул, то дифракционный спектр такого рентгеноаморфного вещества содержит три максимума. Первый (главный) рефлекс - самой большой интенсивности- соответствует межмолекулярному взаимодействию [4]. По полуширине этого максимума определяют высоту "стопки", в которую уложены молекулы, и при известной высоте молекулярного слоя подсчитывают их количество в упаковке. Межатомное расстояние d главного рефлекса отражает среднестатистическое расстояние между молекулами Я, которое определяется модифицированным уравнением Эренфеста [5]:
    (1)
    Здесь ? - брэгговскии угол; ? - длина волны рентгеновского излучения.
    Второе отражение, по интенсивности приблизительно в 10 раз меньшее, чем главное, отвечает внутримолекулярному взаимодействию. Для многих углеродистых веществ величина d этого рефлекса колеблется ( ~ 0,2 нм). По его полуширине можно определить средний диаметр молекул.
    Наконец, третий рефлекс слабой интенсивности ( ~ 1 % от главного) соответствует межатомному взаимодействию С-С, С-Н, С=O и т.д., в связи с чем средняя величина d составляет от 0,11 до 014 нм. Типичным представителем подобной аморфной системы является оленекский богхед, дифракционный спектр и описание структуры которого приведены в публикациях [1, 4].
    Для систем, состоящих из различных по составу и строению молекул, когерентное взаимодействие практически исключено; дифракция представлена одним широким (? = 15° ?) гало вследствие слияния двух нестрогих дифракционных эффектов от межмолекулярного и внутримолекулярного взаимодействий. ............