Физические методы исследования. Часть 1. Бондарев Ю.М - 9 стр.

UptoLike

Составители: 

9
применение не только для идентификации и изучения структуры отдельных соединений, но
и для идентификации типов соединений в сложных смесях и установления распределения
этих типов соединений в сложных смесях и установления распределения этих типов по
молекулярным весам .
Магнетохимия.
Раздел химии, изучающий магнитные свойства веществ, а также их связь со строением
молекул , получил название - магнетохимия. Становление ее как науки можно отнести к
началу XX века, когда были открыты основные законы магнетизма.
В зависимости от величин электрических дипольных моментов или магнитных
характеристик веществ внешние электрическое и соответственно магнитное поля изменяют
поведение вещества в этих полях по сравнению с его поведением в отсутствие поля.
Измерения диэлектрической проницаемости ε позволяют определить величину
электрического дипольного момента µ, который характеризует полярность молекул . Кроме
того, величина µ является источником структурной информации при использовании
аддитивных расчетных схем .
Магнетохимические исследования дают возможность оценивать по степени
парамагнетизма число неспаренных электронов в атомах вещества (парамагнитные вещества
втягиваются в магнитное поле). Диамагнетики выталкиваются магнитным полем и степень
этого выталкивания обусловлена электронным строением молекул и вещества . Особенно
показательно различие молярных диамагнитных восприимчивостей χ , параллельных и
перпендикулярных плоскости молекул бензола, нафталина и других ароматических
углеводородов. Это доказывает существование электронных токов в плоскостях
ароматических молекул .
ПРИМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В ХИМИИ
Физические величины , полученные разными физическими методами , дают не только
более полное описание физического состояния веществ, но и более полное описание
химического строения веществ. Так , если рентгеноструктурное исследование не позволило
определить координаты легких атомов водорода, то метод ЯМР (имеется в виду протонный
резонанс) дополняет картину химического строения вещества .
Рентгенография и нейтронография дополняют друг друга тем , что в
рентгеноструктурных исследованиях определяют полное распределение электронной
плотности кристаллических веществ, а в нейтронографических исследованиях - положение
ядер атомов таких веществ. При совместной обработке данных рентгенографии и
нейтронографии находят распределение электронной плотности в химических связях . Этого
достигают тем , что из полной электронной плотности атомов вещества вычитают
электронную плотность атомных остовов , положения которых вычисляют из данных
нейтронографии.
Более надежно и полно определяются геометрические параметры молекул веществ в
газовой фазе, если используют одновременно данные газовой электронографии,
микроволновой спектроскопии, колебательной спектроскопии и результаты квантово-
химических расчетов .
Только совместное использование данных перечисленных методов позволяет решить
поставленную задачу. Так , были определены структуры многих соединений: акролеина
CH
2
=CH-CH=O, 1,1-дифторэтилена F
2
C=CH
2
, фосфабензола C
5
H
5
P, арсабензола C
5
H
5
As и др.
Поляризуемость молекул в общем случае выражается тремя числами , которые
характеризуют различную поляризацию молекул в трех направлениях трехмерного
пространства . Так , молекула хлорбензола имеет три так называемых главных значения для
поляризуемости : наибольшие вдоль кольца и меньшие в перпендикулярном направлении.
Однако для того, чтобы экспериментально определить эти значения, необходимо совместно
обработать данные по измерениям показателя преломления, изучить эффект Керра, найти
                                                  9
при менени е не тольк одля и денти ф и к аци и и и зучени я струк туры отдельны х соеди нени й , но
и для и денти ф и к аци и ти пов соеди нени й в сложны х смесях и установлени я распределени я
эти х ти пов соеди нени й в сложны х смесях и установлени я распределени я эти х ти пов по
молек улярны м весам.

       М агнетохимия.
       Раздел х и ми и , и зучаю щ и й магни тны е свой ства вещ еств, а так же и х связь состроени ем
молек ул, получи л названи е - магнетох и ми я. С тановлени е ее к ак наук и можно отнести к
началуXX век а, к огда бы ли отк ры ты основны е зак оны магнети зма.
       В зави си мости от вели чи н элек три ческ и х ди польны х моментов и ли магни тны х
х арак тери сти к вещ еств внеш ни е элек три ческ ое и соответственномагни тное поля и зменяю т
поведени е вещ ества вэти х полях посравнени ю сегоповедени ем вотсутстви еполя.
       И змерени я ди элек три ческ ой прони цаемости ε позволяю т определи ть вели чи ну
элек три ческ огоди польногомомента µ, к оторы й х арак тери зует полярность молек ул. Кроме
того, вели чи на µ является и сточни к ом струк турной и нф ормаци и при и спользовани и
адди ти вны х расчетны х сх ем.
       М агнетох и ми ческ и е и сследовани я даю т возможность оцени вать по степени
парамагнети зма чи слонеспаренны х э лек тронов ватомах вещ ества (парамагни тны е вещ ества
втяги ваю тся в магни тное поле). Д и амагнети к и вы талк и ваю тся магни тны м полем и степень
этого вы талк и вани я обусловлена э лек тронны м строени ем молек ул и вещ ества. О собенно
пок азательно разли чи е молярны х ди амагни тны х воспри и мчи востей χ, параллельны х и
перпенди к улярны х плоск ости молек ул бензола, наф тали на и други х аромати ческ и х
углеводородов. Это док азы вает сущ ествовани е э лек тронны х ток ов в плоск остях
аромати ческ и х молек ул.

                  ПРИ М Е Н Е Н И Е Ф И ЗИ Ч Е СК И Х М Е Т О Д О В В Х И М И И

       Ф и зи ческ и е вели чи ны , полученны е разны ми ф и зи ческ и ми методами , даю т не тольк о
более полное опи сани е ф и зи ческ ого состояни я вещ еств, но и более полное опи сани е
х и ми ческ огостроени я вещ еств. Т ак , если рентгенострук турное и сследовани е не позволи ло
определи ть к оорди наты легк и х атомов водорода, тометод ЯМ Р (и меется в ви дупротонны й
резонанс) дополняет к арти нух и ми ческ огостроени я вещ ества.
       Рентгенограф и я и          ней тронограф и я дополняю т друг друга тем, что в
рентгенострук турны х и сследовани ях определяю т полное распределени е э лек тронной
плотности к ри сталли ческ и х вещ еств, а в ней тронограф и ческ и х и сследовани ях - положени е
ядер атомов так и х вещ еств. П ри совместной обработк е данны х рентгенограф и и и
ней тронограф и и нах одят распределени е элек тронной плотности в х и ми ческ и х связях . Этого
дости гаю т тем, что и з полной элек тронной плотности атомов вещ ества вы чи таю т
элек тронную плотность атомны х остовов, положени я к оторы х вы чи сляю т и з данны х
ней тронограф и и .
       Более надежнои полноопределяю тся геометри ческ и е параметры молек ул вещ еств в
газовой ф азе, если и спользую т одновременно данны е газовой элек тронограф и и ,
ми к роволновой спек троск опи и , к олебательной спек троск опи и и результаты к вантово-
х и ми ческ и х расчетов.
       Т ольк осовместное и спользовани е данны х перечи сленны х методов позволяет реш и ть
поставленную задачу. Т ак , бы ли определены струк туры многи х соеди нени й : ак ролеи на
CH2=CH-CH=O, 1,1-ди ф торэ ти лена F2C=CH2, ф осф абензола C5H5P, арсабензола C5H5As и др.
       П оляри зуемость молек ул в общ ем случае вы ражается тремя чи слами , к оторы е
х арак тери зую т разли чную поляри заци ю молек ул в трех направлени ях трех мерного
пространства. Т ак , молек ула х лорбензола и меет три так назы ваемы х главны х значени я для
поляри зуемости : наи больш и е вдоль к ольца и меньш и е в перпенди к улярном направлени и .
О днак одля того, чтобы э к спери ментальноопредели ть э ти значени я, необх оди мосовместно
обработать данны е по и змерени ям пок азателя преломлени я, и зучи ть э ф ф ек т Керра, най ти