Физические методы исследования. Часть 1. Бондарев Ю.М - 8 стр.

UptoLike

Составители: 

8
рентгенография и нейтронография используются для исследований кристаллов и другой
конденсированной фазы в макроскопических размерах , а электронография применяется для
изучения тонких пленок , поверхностей и газов . Существенным ограничением использования
нейтронов является то, что их источник связан с ядерным реактором .
В химии наиболее широкое практическое применение нашли следующие методы :
- рентгеноструктурный анализ, который позволяет определять координаты атомов в
трехмерном пространстве кристаллических веществ от простейших соединений типа NaCl до
сложных белков ;
- газовая электронография, с помощью которой определяют геометрию свободных
молекул в газах , то есть молекул , не подверженных влиянию соседних молекул , как это
имеет место в кристаллах .
Сопоставление данных этих методов для одних и тех же веществ позволяет оценить
влияние кристаллического поля на молекулу.
Оптические методы .
Оптическими методами изучают распространение, рассеяние и поглощение света в
веществе. Физические величины , которые измеряют, представляют следующий ряд:
n - показатель преломления: n=c / υ, где с - скорость света в вакууме, υ - скорость света
в веществе;
α - угол поворота плоскости поляризации линейно поляризованного света при
прохождении через оптически активное вещество, которое вращает плоскость поляризации
падающего линейно поляризованного света;
ρ - коэффициент деполяризации, то есть отношение интенсивности рассеянного под
углом 90° света с поляризацией , перпендикулярной плоскости падающего линейно
поляризованного света I , к интенсивности рассеянного света с параллельной поляризацией
I|| , то есть r = I / I|| ;
n|| и n - показатели преломления для линейно поляризованных лучей ,
распространяющихся вдоль электрического поля E|| и перпендикулярно этому полю E
соответственно (эффект Керра);
α(В) - зависимость угла поворота плоскости поляризации света от величины
магнитного поля В (эффект Фарадея );
ε(λ) - молярный коэффициент поглощения света как функция λ и др. , этот параметр
определяется также в спектроскопических методах .
Результаты оптических методов используются для идентификации веществ, выявления
взаимного влияния атомов в молекуле, расчета поляризуемости молекул , отнесения частот в
колебательном анализе, изучения влияния растворителя на исследуемую систему и т.д.
Масс- спектрометрия.
От предыдущих методов, масс- спектрометрия отличается тем , что в результате
взаимодействия какого-либо падающего излучения или потока частиц на вещество
измеряются потоки других частиц. Так , в масс- спектрометрии падающим потоком может
быть поток электронов, ультрафиолетовое излучение, поток заряженных атомов или
молекул , то есть ионов , которые порождают потоки молекулярных ионов изучаемого
вещества или осколочных ионов , получившихся в результате распада молекулярного иона. В
последующем образующиеся ионы подвергают разделению в пространстве или во времени .
В отличие от инфракрасной или ультрафиолетовой спектроскопии методов , не
вызывающих разрушения образца, - масс- спектрометрия является методом , приводящим к
деструкции образца. Масс- спектр показывает степень деструкции молекул вещества под
действием электронного удара.
Методом масс- спектрометрии определяют молекулярные массы , идентифицируют
вещества, устанавливают химическое строение веществ, изучают теплоты испарения и
реакций, механизмы химических реакций, измеряют потенциалы ионизации и энергии
разрыва химических связей . Масс- спектрометрия высокого разрешения нашла широкое
                                                    8
рентгенограф и я и ней тронограф и я и спользую тся для и сследовани й к ри сталлов и другой
к онденси рованной ф азы в мак роск опи ческ и х размерах , а элек тронограф и я при меняется для
и зучени я тонк и х пленок , поверх ностей и газов. С ущ ественны м ограни чени ем и спользовани я
ней троновявляется то, чтои х и сточни к связан сядерны м реак тором.
      В х и ми и наи более ш и рок ое прак ти ческ ое при менени е наш ли следую щ и е методы :
      - рентгенострук турны й анали з, к оторы й позволяет определять к оорди наты атомов в
трех мерном пространстве к ри сталли ческ и х вещ ествот простей ш и х соеди нени й ти па NaCl до
сложны х белк ов;
      - газовая э лек тронограф и я, с помощ ью к оторой определяю т геометри ю свободны х
молек ул в газах , то есть молек ул, не подверженны х вли яни ю соседни х молек ул, к ак это
и меет местовк ри сталлах .
      С опоставлени е данны х эти х методов для одни х и тех же вещ еств позволяет оцени ть
вли яни е к ри сталли ческ огополя на молек улу.

       О птическиеметоды.
       О пти ческ и ми методами и зучаю т распространени е, рассеяни е и поглощ ени е света в
вещ естве. Ф и зи ческ и евели чи ны , к оторы е и змеряю т, представляю т следую щ и й ряд:
       n - пок азательпреломлени я: n=c / υ, где с - ск оростьсвета ввак ууме, υ - ск оростьсвета
ввещ естве;
       α - угол поворота плоск ости поляри заци и ли ней но поляри зованного света при
прох ождени и через опти ческ и ак ти вное вещ ество, к оторое вращ ает плоск ость поляри заци и
падаю щ еголи ней нополяри зованногосвета;
       ρ - к оэф ф и ци ент деполяри заци и , то есть отнош ени е и нтенси вности рассеянного под
углом 90° света с поляри заци ей , перпенди к улярной плоск ости падаю щ его ли ней но
поляри зованногосвета I⊥ , к и нтенси вности рассеянногосвета спараллельной поляри заци ей
I|| , тоестьr = I⊥ / I|| ;
       n|| и n⊥ - пок азатели преломлени я для ли ней но поляри зованны х лучей ,
распространяю щ и х ся вдоль элек три ческ ого поля E|| и перпенди к улярно э тому полю E⊥
соответственно(эф ф ек т Керра);
       α(В ) - зави си мость угла поворота плоск ости поляри заци и света от вели чи ны
магни тногополя В (эф ф ек т Ф арадея);
       ε(λ) - молярны й к оэ ф ф и ци ент поглощ ени я света к ак ф унк ци я λ и др., этот параметр
определяется так же вспек троск опи ческ и х методах .
       Результаты опти ческ и х методов и спользую тся для и денти ф и к аци и вещ еств, вы явлени я
взаи многовли яни я атомов в молек уле, расчета поляри зуемости молек ул, отнесени я частот в
к олебательном анали зе, и зучени я вли яни я раствори теля на и сследуемую си стемуи т.д.

      М асс-спектрометрия.
      О т преды дущ и х методов, масс-спек трометри я отли чается тем, что в результате
взаи модей стви я к ак ого-ли бо падаю щ его и злучени я и ли поток а части ц на вещ ество
и змеряю тся поток и други х части ц. Т ак , в масс-спек трометри и падаю щ и м поток ом может
бы ть поток элек тронов, ультраф и олетовое и злучени е, поток заряженны х атомов и ли
молек ул, то есть и онов, к оторы е порождаю т поток и молек улярны х и онов и зучаемого
вещ ества и ли оск олочны х и онов, получи вш и х ся врезультате распада молек улярногои она. В
последую щ ем образую щ и еся и оны подвергаю т разделени ю в пространстве и ли вовремени .
В отли чи е от и нф рак расной и ли ультраф и олетовой спек троск опи и – методов, не
вы зы ваю щ и х разруш ени я образца, - масс-спек трометри я является методом, при водящ и м к
деструк ци и образца. М асс-спек тр пок азы вает степень деструк ци и молек ул вещ ества под
дей стви ем э лек тронногоудара.
        М етодом масс-спек трометри и определяю т молек улярны е массы , и денти ф и ци рую т
вещ ества, устанавли ваю т х и ми ческ ое строени е вещ еств, и зучаю т теплоты и спарени я и
реак ци й , мех ани змы х и ми ческ и х реак ци й , и змеряю т потенци алы и они заци и и э нерги и
разры ва х и ми ческ и х связей . М асс-спек трометри я вы сок ого разреш ени я наш ла ш и рок ое