Numéro |
J. Phys. France
Volume 45, Numéro 8, août 1984
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Page(s) | 1361 - 1371 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jphys:019840045080136100 |
DOI: 10.1051/jphys:019840045080136100
Water dynamics in a planar lithium hydrate in the interlayer space of a swelling clay. A neutron scattering study
J. Conard1, H. Estrade-Szwarckopf1, A.J. Dianoux2 et C. Poinsignon21 C.R.S.O.C.I., C.N.R.S. Orléans, France
2 Institut Laue-Langevin, 156X, 38042 Grenoble Cedex, France
Abstract
Dynamical structure of the first water layer on clay has been investigated by quasielastic neutron scattering (Q.N.S.). Using a dynamical model built from N.M.R. data of 1H and 7Li, Q.N.S. studies have been performed on Li-hectorite to give correlation times of rotations. Characteristic times for a slow rotation of the whole hydrate with respect to the c-axis of the clay platelet, and a fast rotation of water molecules around their C 2 axis have been measured. Both motions stop at the same temperature (190 K). Bidimensional structure of the flat hydrate is also proved through the anisotropy of the quasielastic broadenings in clay oriented films of monovalent cations.
Résumé
La structure dynamique de la première couche d'eau adsorbée dans les argiles a été étudiée par diffusion quasiélastique des neutrons. Les données de la RMN du 1H et de 7Li ont permis d'établir un modèle d'hydrate plat où les protons de l'eau sont impliqués dans deux mouvements de rotation. L'étude par diffusion quasiélastique des neutrons réalisée sur l'hectorite Li a confirmé la validité du modèle et précisé les temps de corrélation des deux rotations. Les temps caractéristiques de la rotation lente de l'ensemble de l'hydrate par rapport à l'axe c du feuillet argileux et de la rotation rapide de la molécule d'eau par rapport à son axe C2 ont été mesurés. La dépendance en température de ces mouvements est faible entre 300 et 240 K, forte entre 240 et 190 K où ils se bloquent simultanément. La structure bidimensionnelle de l'hydrate plan apparaît à travers l'anisotropie de l'amplitude de la partie quasiélastique des spectres obtenus pour des échantillons orientés.
6150K - Crystallographic aspects of phase transformations; pressure effects.
6112E - Neutron scattering (including small-angle scattering).
Key words
Adsorbed state -- Water -- Swelling -- Clays -- Neutron diffusion -- Quasi-elastic scattering -- NMR spectra -- Hydrogen bond -- Molecular dynamics -- Hydrates -- Hectorite -- Lithium hydrate