溶液的性质,包括其密度、粘滞性、表面张力、扩散系数、电导等均与溶液的结构因子密切相关。为表征硼酸盐由晶体到非晶,再到溶液的过程中硼酸盐阴离子结构变化,本文主要做了如下研究:　　 1.作为一种溶液和晶体之间的一种过渡态,研究硼酸盐非晶结构对正确认识硼酸盐水溶液具有重要指导作用。因此,本论文用X射线衍射法研究了三氧化二硼及五硼酸钠水合物的非晶结构,通过实验数据处理,得到了它们的径向分布函数(RDF)。模型定量计算,得到了其短程有序结构。　　 (1)在三氧化二硼水合物非晶中75％的硼参与形成平面硼氧六元环(Borxol),支链与硼氧六元环之间的夹角为125±15°。　　 (2)五硼酸钠水合物非晶中,两个由两个硼氧三角形(B△)和一个硼氧四面体(B□)构成的变形六圆环通过共顶点(B□)与其环上对位的氧的直线相互垂直而形成五硼酸阴离子,六配位Na+与五硼酸阴离子中一端氧相连,Na-B特征距离为0.330nm。　　 2.研究了偏硼酸钠和五硼酸钠水溶液与溶液结构相关的主要物理化学性质,从热力学的角度给出了在五硼酸钠溶液中主要存在物种的分布情况,建议了主要硼酸盐阴离子之间相互作用机理。　　 (1)测量了从极稀到过饱和偏硼酸钠及五硼酸钠水溶液在298.15及323.15K下的密度(ρ)、粘度(η)、电导(κ)及pH值,并给出了这些性质与浓度之间的经验关系式。　　 (2)研究了过饱和偏硼酸钠和五硼酸钠水溶液的Raman光谱,给出了溶液中主要物种及相应Raman位移。　　 (3)给出了五硼酸钠溶液中主要存在物种的分布,在过饱和五硼酸钠溶液是以B5O6(OH)4-离子为主,B3O3(OH)4-和B(OH)3为次,并含有少量B(OH)4-,B4O5(OH)42-和B3O3(OH)52-离子,而在偏硼酸钠溶液中B(OH)4-为最主要物种,其余物种含量均小于5％。　　 3.Na+作为典型的碱金属阳离子,其水合结构实验研究相对较多,鉴于硼酸盐溶液的复杂性,硼酸盐水溶液结构的研究则未见报道。　　 本工作用θ-θ型X射线射衍射仪研究了298和323K温度下过饱和五硼酸钠溶液的时间空间平均结构,得到了溶液径向分布函数。模型设计及理论计算获得了B-B、B-O、O-O、Na-O、Na-B原子对相互作用的理论偏径向分布函数,讨论了浓度和温度对五硼酸钠溶液结构的影响。　　 (1)在五硼酸钠过饱和溶液中6水合Na+形成八面体结构,水合距离为0.23nm,其平均配位数随浓度和温度变化不大,其作用距离随温度升高及浓度减小而减小。　　 (2)获得了溶液中主要硼酸盐离子为B3O3(OH)4、B5O6(OH)4-和B(OH)3的水合结构,高温及高浓度有利于更高聚合多聚硼酸根离子的形成,浓度对硼酸盐阴离子的第一水合层的水合数影响较大。　　 (3)在较浓的五硼酸钠溶液中,五硼酸根离子的一个端氧单齿配位到钠离子上形成离子对,其Na-B距离约为0.328nm。　　 最后,为探讨硼酸钠溶液结构中的一些共性,我们还用X射线衍射研究了偏硼酸钠及硼砂过饱和水溶液结构。　　 (1)通过对散射数据的处理,获得了溶液体系的径向分布函数。采用多峰拟合中的Gaussian法对径向分布函数中的叠加峰进行了处理,多峰拟合结果与实验结果吻合得很好,对溶液结构的解析起到了很好的指导作用。　　 (2)通过几种硼酸钠溶液径向分布函数的比较,可知在这些硼酸盐溶液的RDF峰中均含有相类似的部分,这主要是因为在硼酸盐阴离子中都含有如B-O三角形(B△)和B-O四面体(B□)的最基本结构单元,以及由这些基本结构单元构成的“结构基因环”(B3o3(OH)4-)。