Физические методы исследования. Часть 1. Бондарев Ю.М - 21 стр.

UptoLike

Составители: 

21
определения элементов от Mg
12
до U
92
в материалах сложного химического состава
( металлические сплавы , стекла, минералы, керамика, пластмассы и т . д.). Образцы должны
иметь массу порядка нескольких граммов , хотя есть варианты приборов , рассчитанные на
микроколичества. Длительность анализа от нескольких минут до 1-2 часов.
Рентгеноспектральный анализ одного элемента стоит более чем в два раза меньше, чем
химический.
В тех случаях , когда не требуется высокого разрешения в разделении
характеристического излучения от образца и анализируемые элементы отличаются по
атомному номеру более чем на два, с успехом может быть применён бескристальный метод
рентгеноспектрального анализа. В нём используется прямая пропорциональность между
энергией кванта и амплитудой импульса , который создаётся им в пропорциональном или
сцинтилляционном счётчике. Это позволяет выделить и исследовать импульсы ,
соответствующие спектральной линии элемента с помощью амплитудного анализатора
Рассмотренные возможности рентгеновской спектроскопии применительно к изучению
природы химической связи в молекуле наглядно показывают, что Х -лучи , открытые
Рентгеном 100 лет назад, находят новые применения в науке. Возможности этого метода для
исследования физико-химических свойств твердых тел далеко не исчерпаны и в настоящее
время работа в том направлении продолжается .
МАГНЕТОХИМИЯ
Магнитные свойства веществ .
Все вещества - изоляторы , полупроводники, металлы, - обладают магнитными
свойствами . Магнетизм - фундаментальное свойство материи. Явление магнетизма получило
название от свойства кусков железной руды - магнетита (Fe
3+
[Fe
2+
Fe
3+
]O
4
), которые были
обнаружены вблизи древнего города Магнезия. Широкий диапазон явлений магнетизма,
простирающийся от магнетизма элементарных частиц до магнетизма космических тел
( Земли , Солнца, звёзд и других), обусловливает большую роль магнетизма в явлениях
природы , в науке и технике.
Магнитные свойства атомов и молекул определяются магнитными моментами
электронов, а также протонов и нейтронов , входящих в состав атомных ядер. Магнитные
моменты атомных ядер существенно меньше магнитных моментов электронов , поэтому
магнитные свойства вещества определяются главным образом магнитными моментами
электронов. Магнитные свойства электронов в атомах обусловлены их орбитальным
движением вокруг ядра (орбитальный механический момент ), а также существованием
собственного механического момента электрона, получившего название спина.
В зависимости от электронного строения атомы и молекулы могут различаться своими
магнитными характеристиками .
В твердых телах электроны могут находиться в двух различных состояниях . В
непроводящих веществах (диэлектриках ) все электроны локализованы на соответствующих
атомах . В металлах , сплавах , интерметаллических соединениях и т.д. наряду с
локализованными электронами имеются электроны , которые отрываются от атомов (ионов ) и
коллективизируются . Эти электроны легко двигаются в кристаллической решетке,
обусловливая высокую проводимость.
Однако с магнитным полем взаимодействуют не только постоянные магниты, но и все
остальные вещества. Магнитное поле, взаимодействуя с веществом , изменяет свою величину
по сравнению с вакуумом :
Β = µµ
0
Η, (11)
где µ
0
- магнитная постоянная, равная 4π⋅10
-7
Гн/м, µ - магнитная проницаемость
вещества, B - магнитная индукция (в Тл), H - напряженность магнитного поля (в А/м). Для
большинства веществ µ очень близка к единице, поэтому в магнетохимии, где основным
объектом является молекула, удобнее использовать величину χ , определяемую уравнением
                                                     21
определени я э лементов от Mg12 до U92 в матери алах сложного х и ми ческ ого состава
(металли ческ и е сплавы , стек ла, ми нералы , к ерами к а, пластмассы и т.д.). О бразцы должны
и меть массупорядк а неск ольк и х граммов, х отя есть вари анты при боров, рассчи танны е на
ми к рок оли чества. Д ли тельность анали за – от неск ольк и х ми нут до 1-2 часов.
Рентгеноспек тральны й анали з одного элемента стои т более чем в два раза меньш е, чем
х и ми ческ и й .
        В тех случаях , к огда не требуется вы сок ого разреш ени я в разделени и
х арак тери сти ческ ого и злучени я от образца и анали зи руемы е э лементы отли чаю тся по
атомномуномеруболее чем на два, с успех ом может бы ть при менён беск ри стальны й метод
рентгеноспек трального анали за. В нём и спользуется прямая пропорци ональность между
энерги ей к ванта и ампли тудой и мпульса, к оторы й создаётся и м в пропорци ональном и ли
сци нти лляци онном счётчи к е. Это позволяет вы дели ть и и сследовать и мпульсы ,
соответствую щ и е спек тральной ли ни и элемента спомощ ью ампли тудногоанали затора
       Рассмотренны е возможности рентгеновск ой спек троск опи и при мени тельнок и зучени ю
при роды х и ми ческ ой связи в молек уле наглядно пок азы ваю т, что Х -лучи , отк ры ты е
Рентгеном 100 лет назад, нах одят новы е при менени я в наук е. В озможности э тогометода для
и сследовани я ф и зи к о-х и ми ческ и х свой ств тверды х тел далек оне и счерпаны и в настоящ ее
время работа втом направлени и продолжается.


                                        М А Г Н Е ТО Х И М И Я

      М агнитныесв ойств а в ещ еств .
      В се вещ ества - и золяторы , полупроводни к и , металлы , - обладаю т магни тны ми
свой ствами . М агнети зм - ф ундаментальное свой ствоматери и . Явлени е магнети зма получи ло
названи е от свой ства к уск ов железной руды - магнети та (Fe3+[Fe2+Fe3+]O4), к оторы е бы ли
обнаружены вбли зи древнего города М агнези я. Ш и рок и й ди апазон явлени й магнети зма,
прости раю щ и й ся от магнети зма элементарны х части ц до магнети зма к осми ческ и х тел
(Земли , С олнца, звёзд и други х ), обусловли вает больш ую роль магнети зма в явлени ях
при роды , внаук е и тех ни к е.
      М агни тны е свой ства атомов и молек ул определяю тся магни тны ми моментами
элек тронов, а так же протонов и ней тронов, вх одящ и х в состав атомны х ядер. М агни тны е
моменты атомны х ядер сущ ественно меньш е магни тны х моментов элек тронов, поэтому
магни тны е свой ства вещ ества определяю тся главны м образом магни тны ми моментами
элек тронов. М агни тны е свой ства э лек тронов в атомах обусловлены и х орби тальны м
дви жени ем вок руг ядра (орби тальны й мех ани ческ и й момент), а так же сущ ествовани ем
собственногомех ани ческ огомомента элек трона, получи вш егоназвани еспи на.
      В зави си мости от э лек тронногостроени я атомы и молек улы могут разли чаться свои ми
магни тны ми х арак тери сти к ами .
      В тверды х телах э лек троны могут нах оди ться в двух разли чны х состояни ях . В
непроводящ и х вещ ествах (ди элек три к ах ) все элек троны лок али зованы на соответствую щ и х
атомах . В металлах , сплавах , и нтерметалли ческ и х соеди нени ях и т.д. наряду с
лок али зованны ми э лек тронами и мею тся э лек троны , к оторы еотры ваю тся от атомов(и онов) и
к оллек ти ви зи рую тся. Эти элек троны легк о дви гаю тся в к ри сталли ческ ой реш етк е,
обусловли вая вы сок ую проводи мость.
      О днак ос магни тны м полем взаи модей ствую т не тольк опостоянны е магни ты , нои все
остальны е вещ ества. М агни тное поле, взаи модей ствуя свещ еством, и зменяет свою вели чи ну
посравнени ю свак уумом:
                                           Β = µµ0Η,                                          (11)
      где µ0 - магни тная постоянная, равная 4π⋅10 Г н/м, µ - магни тная прони цаемость
                                                          -7

вещ ества, B - магни тная и ндук ци я (в Т л), H - напряженность магни тногополя (в А/м). Д ля
больш и нства вещ еств µ очень бли зк а к еди ни це, поэ томув магнетох и ми и , где основны м
объек том является молек ула, удобнееи спользоватьвели чи нуχ, определяемую уравнени ем