В работе исследована нуклеация гидрата метана из чистой воды и 2 мас. % раствора малоновой кислоты. Эксперименты проводились в стеклянных ампулах с обычной либо увеличенной гидрофильностью поверхности. Для увеличения гидрофильности поверхности использовались обработка хромовой смесью с последующим кипячением в воде. Показано, что более быстрая нуклеация (меньшие индукционные периоды) имеют место на более гидрофобных стенках. Если вместо чистой воды берется 2 мас. % раствор малоновой кислоты, индукционные периоды для большей части образцов существенно увеличиваются, причем этот эффект более выражен для гидрофилизированных стенок ампул. В работе обсуждаются возможные причины этих изменений. Визуальные наблюдения показали, что как минимум в большинстве случаев нуклеация гидрата в стеклянных ячейках в растворах малоновой кислоты происходит на поверхности контакта раствор — стекло, а не на трехфазной линии контакта раствор — стекло — газ.

Изучена структура, морфология и состав газа для природных газовых гидратов, отобранных на грязевом вулкане Кедр-1 (оз. Байкал). Показано, что все эти гидраты имеют кубическую структуру II, а связанный газ содержит около 14 % этана (остальное метан). Один из образцов представлял собой пористый монолитный слой гидрата с прилегающими к нему сверху и снизу слоями гранул гидрата. И в слое, и в гранулах гидрат имел одну и ту же структуру и состав. Насколько нам известно, ранее такие особенности морфологии природных гидратов не описаны. Обсуждаются возможные пути формирования подобных объектов.

Представлены результаты структурных исследований образцов придонных газовых гидратов оз. Байкал, добытых в ходе экспедиций 2005—2018 гг. Показано, что в состав исследованных гидратов входят преимущественно метан и этан. В состав более 85 % образцов входит гидрат кубической структуры I с содержанием этана до 4.2 мол.%. В образцах, содержащих гидрат кубической структуры II, концентрация этана составляла 12—14 мол.%. Уточненные параметры элементарных ячеек природных гидратов хорошо соответствуют данным, полученным при исследованиях искусственно синтезированных гидратов. Обсуждаются возможные механизмы образования гидратов кубической структуры II. Кратко рассмотрены аргументы в пользу вероятного наличия рассеянных газовых гидратов в придонных слоях Байкальских осадков и возможности небольших вариаций в составе гидратного газа в различных фрагментах гидратов, отобранных из одного и того же гидратного слоя.

Методом рентгеноструктурного анализа определены структуры ионного клатратного гидрата нитрата тетра-н-бутиламмония TBANO3⋅26.7H2O и смешанного гидрата TBA(NO3)1–x(OH)x⋅ ⋅(31.5 – x)Н2O, полученного из смеси нитрата тетра-н-бутиламмония и гидроокиси тетра-н-бутиламмония. Это два новых типа сверхструктур, полученные на базе «классической» тетрагональной структуры I, с элементарными ячейками четырехкратного для TBANO3⋅26.7H2O и двукратного для TBA(NO3)1–x(OH)x⋅(31.5 – x)Н2O объема. Образование сверхструктур происходит в результате упорядочения в расположении многосекционных полостей водно-анионного каркаса. Смещение катиона из центра комбинированной полости вследствие анизотропного окружения анионами приводит к дополнительному понижению симметрии. Впервые определены способы включения нитрат-анионов в водный каркас ионных клатратных гидратов.

Гетерогенная нуклеация в дисперсных системах с метастабильной дисперсной фазой играет сущест­венную роль в механизмах природных и технологических процессов. В работе рассмотрено влияние концентрации и степени активности частиц, стимулирующих образование новой фазы, на процессы нуклеации в таких системах. Предложен подход, позволяющий на основе данных по зависимости доли закристаллизовавшихся капель от величины переохлаждения с использованием распределения Вейбулла построить спектр активности частиц, характеризующий особенности нуклеации в образце. Предложенный метод использован для описания экспериментральных данных по гетерогенной нук­леации гидрата метана в эмульсии в системе вода-декан-метан.

Изучены равновесные условия для гидратов, полученных из эмульсий воды в нефтях Юрубчено-Тохомского, Верхнечонского, Герасимовского и Усинского месторождений, а также относительные скорости образования гидратов в соответствующих системах. Сделан вывод, что присутствие нефти не изменяет равновесных условий гидратообразования. Увеличение содержания в нефти смолисто-асфальтовых веществ и парафинов приводит к уменьшению скорости гидратообразования.