ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
Х и м и к: Я химик.
Ф и з и к: А по - моему, ты … ..!
Химик не сказал больше ни слова
и тяжело рухнул на пол.
( Даниил Хармс. “Четыре иллюстрации того ,
как новая идея огорашивает человека ,
к ней не подготовленного”.)
Своим прогрессом в последние десятилетия естественные науки во
многом обязаны новым физическим методам, обогатившим исследователь-
ский арсенал мощными инструментами проникновения в тайны материи. В
химии это проявилось наиболее ярко . Развитие методов, в основе которых
лежит взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, позво-
лило “рассмотреть” молекулу со всеми особенностями её структуры. Ещё
20-25 лет тому назад в научной литературе описание ИК -спектра считалось
достаточным для подтверждения строения описываемого вещества. Сейчас
для доказательства структуры практически все научные периодические из-
дания требуют данных ПМР- и масс- спектроскопии. Практически невоз-
можно встретить статью в журнале , публикующем результаты научных ис-
следований в области высокомолекулярных соединений, где бы не содер-
жались результаты эксперимента с использованием физических методов .
Эти методы активно вторгаются в области технического анализа на раз-
личных стадиях получения полимерных материалов , где традиционно пре -
обладали чисто химические приёмы. Физические методы позволяют не
только “увидеть” макромолекулу, но и быстро оценить потребительские
свойства полимерного материала. В пособии рассмотрены современные
физические методы исследования полимеров, наиболее распространённые
в практике научных и производственных лабораторий. Знание этих мето-
дов необходимо сегодняшнему студенту и завтрашнему специалисту в об-
ласти высокомолекулярных соединений и коллоидных систем.
1. Спектральные методы
1.1. Электронная (ультрафиолетовая) спектроскопия
Ультрафиолетовая (УФ) спектроскопия охватывает коротковолно-
вую область оптического диапазона и с одной стороны примыкает к види-
мой области спектра, а с другой – к рентгеновской.
При воздействии электромагнитного излучения с длиной волны бо -
лее 100 нм происходит возбуждение электронных оболочек молекул, что
обусловлено переходом валентных σ- и π-электронов, а также неспарен-
ных (не участвующих непосредственно в образовании связей) электронов
из основного состояния в возбуждённое с более высокой энергией (рис.1).
В том случае , когда разность между двумя энергетическими уровнями от -
вечает энергии кванта, происходит поглощение излучения:
∆E = hν = E
2
– E
1.
3 Х и м и к: Я химик. Ф и з и к: А по-мое му, т ы … ..! Х имик не ск азал бо л ьш е ни сл о в а и тяж е ло ру хну л на по л . (Д аниил Хармс. “Ч е т ыре иллю ст рац ии т ого, какнов аяиде яогораш ив ае т ч е лов е ка, кне й не подгот ов ле нного”.) С в оим прогре ссом в после дние де сят иле т ия е ст е ст в е нные науки в о многом обязаны нов ым физич е ским ме т одам, обогат ив ш им иссле дов ат е ль- ский арсе нал мощными инст руме нт ами проникнов е нияв т айны мат е рии. В химии эт о прояв илось наиболе е ярко. Разв ит ие ме т одов , в основ е кот орых ле ж ит в заимоде йст в ие эле ктромагнит ного излуч е ния с в е ще ст в ом, позв о- лило “рассмот ре т ь” моле кулу со в се ми особе нност ями е ё ст руктуры. Е щё 20-25 ле т т ому назад в науч ной лит е рат уре описание И К -спе ктра сч ит алось дост ат оч ным дляподт в е рж де нияст рое нияописыв ае мого в е ще ст в а. С е йч ас для доказат е льст в а ст руктуры практич е ски в се науч ные пе риодич е ские из- дания т ре бую т данных ПМ Р- и масс-спе ктроскопии. Практич е ски не в оз- мож но в ст ре т ит ь ст ат ью в ж урнале , публикую ще м ре зульт ат ы науч ных ис- сле дов аний в област и в ысокомоле кулярных сое дине ний, где бы не соде р- ж ались ре зульт ат ы экспе риме нт а с использов ание м физич е ских ме т одов . Э т и ме т оды актив но в т оргаю т ся в област и т е хнич е ского анализа на раз- лич ных ст адиях получ е нияполиме рных мат е риалов , где т радиц ионно пре - обладали ч ист о химич е ские приё мы. Ф изич е ские ме т оды позв оляю т не т олько “ув иде т ь” макромоле кулу, но и быст ро оц е нит ь пот ре бит е льские св ойст в а полиме рного мат е риала. В пособии рассмот ре ны сов ре ме нные физич е ские ме т оды иссле дов ания полиме ров , наиболе е распрост ранё нные в практике науч ных и произв одст в е нных лаборат орий. Знание эт их ме т о- дов не обходимо се годняш не му ст уде нт у и зав т раш не му спе ц иалист у в об- ласт и в ысокомоле кулярных сое дине ний и коллоидных сист е м. 1. Спе ктр а льные ме то ды 1.1. Эле ктр о нна я (ультр а ф ио ле то ва я) спе ктр о ско пия У льт рафиоле т ов ая (У Ф ) спе ктроскопия охв ат ыв ае т корот ков олно- в ую област ь опт ич е ского диапазона и с одной ст ороны примыкае т кв иди- мой област и спе ктра, а с другой – кре нт ге нов ской. При в озде йст в ии эле ктромагнит ного излуч е ния с длиной в олны бо- ле е 100 нм происходит в озбуж де ние эле ктронных оболоч е кмоле кул, ч т о обуслов ле но пе ре ходом в але нт ных σ- и π-эле ктронов , а т акж е не спаре н- ных (не уч аст в ую щих не посре дст в е нно в образов ании св язе й) эле ктронов из основ ного сост ояния в в озбуж дё нное с боле е в ысокой эне ргие й (рис.1). В т ом случ ае , когда разност ь ме ж ду дв умя эне рге т ич е скими уров нями от - в е ч ае т эне ргии квант а, происходит поглоще ние излуч е ния: ∆E = hν = E2 – E1.