Молекулалық сыну. Молярлық сыну және молекулалардың құрылымын анықтау Молекулалық сынуды табыңыз

ХИМИЯДАҒЫ РЕФРАКТОМЕТРИЯЛЫҚ ТАЛДАУ ӘДІСІ

Кіріспе

1.1 Жарықтың таралуы

1.3 Жарық дисперсиясы

1.4 Толық ішкі шағылысу

2. Диполь моменттері және сыну

2.1 Поляризациялық және дипольдік момент

2.1.1 Молярлық поляризациялық

2.2 Молярлық сыну

3. Рефракция және молекулалық құрылыс

3.1 Рефракцияның аддитивтігі

3.2 Оптикалық жоғарылау

3.3 Молекулярлық сынудың дисперсиясы

3.4 Рефракция және молекулалық өлшемдер

4. Ерітінділердің рефрактометриясы

4.1 Екі компонентті ерітінділерді талдау

4.2 Үш компонентті ерітінділерді талдау

5. Полимерлердің рефрактометриясы

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Рефрактометриялық әдіс химияда көптен бері қолданылған.

Рефрактометрия (латын тілінен refraktus – сынған және грек. metréō – өлшеу, өлшеу) – бір фазадан екінші фазаға өту кезінде жарықтың сыну көрсеткішін (n) өлшеу әдістерімен айналысатын қолданбалы оптика бөлімі, немесе басқаша айтқанда. , сыну көрсеткіші n - қоршаған ортадағы жарық жылдамдығының қатынасы.

Химияға қатысты рефракцияның семантикалық мағынасы кеңірек. Рефракция R (лат. refractio – сыну) – атомдардың, молекулалардың, иондардың электрондық поляризациялануының өлшемі.

Молекулалардағы электрон бұлттарының поляризациясы заттардың инфрақызыл (ИК) және ультракүлгін (УК) жұтуында анық көрінеді, бірақ одан да көп дәрежеде молекулалық сынумен сандық сипатталатын құбылысқа жауапты.

Жарық сияқты болғанда электромагниттік сәулеленузат арқылы өтеді, содан кейін тікелей жұтылу болмаған жағдайда да ол молекулалардың немесе иондардың электронды бұлттарымен әрекеттесіп, олардың поляризациясын тудыруы мүмкін. Жарық сәулесінің электромагниттік өрістері мен атомның электрон өрісінің өзара әрекеттесуі молекуланың поляризациясының және жарық ағынының жылдамдығының өзгеруіне әкеледі. Ортаның поляризациялануы артқан сайын мәні молекулалық сынумен байланысты индикатор n өседі. Бұл құбылыс бейорганикалық, органикалық және элементтік заттардың құрылымы мен қасиеттерін зерттеу үшін дипольдік момент әдісімен бірге қолданылады. органикалық қосылыстар.

Рефрактометрия координациялық қосылыстардың (молекулалық және хелат типті комплекстер) құрылымын анықтау, сутектік байланыстарды зерттеу және анықтау үшін де кеңінен қолданылады. химиялық қосылыстар, сандық және құрылымдық талдау, заттардың физикалық және химиялық көрсеткіштерін анықтау.

IN өндірістік тәжірибежарықтың сыну көрсеткіші n заттардың тазалық дәрежесі мен сапасын бақылау үшін қолданылады; аналитикалық мақсаттар үшін – химиялық қосылыстарды анықтау және олардың сандық анықтауы үшін. Сонымен, рефрактометрия сыну көрсеткішін (сыну көрсеткішін) және оның кейбір функцияларын анықтауға негізделген заттарды зерттеу әдісі болып табылады. Химияда қолданылатын n функцияның ең жоғары мәнбар: Лоренц–Ленц функциясы, еріген заттардың концентрациясына қатысты n туындысы (n өсім) және екі толқын ұзындығы үшін сыну көрсеткіштерінің айырмашылығын қоса алғанда, дисперсия формулалары. n өсімдері сұйық хроматографияда және жарықтың шашырауы арқылы полимерлердің молекулалық массасын анықтауда қолданылады. Концентрацияның кең диапазонындағы ерітінділердің рефрактометриялық талдауы үшін ең маңыздылары (сахароза, этил спирті және т.б. ерітінділері үшін) халықаралық келісімдермен бекітілген және мамандандырылған шкалаларды құруға негіз болатын кестелер немесе эмпирикалық формулалар пайдаланылады. өнеркәсіп және ауыл шаруашылығы өнімдерін талдауға арналған рефрактометрлер. n және тығыздықты немесе тұтқырлықты бір мезгілде анықтауға немесе бастапқы және соңғы ерітінділердің n-ін өлшеумен химиялық түрлендірулерді жүзеге асыруға негізделген үш компонентті ерітінділерді талдау әдістері әзірленді; бұл әдістер мұнай өнімдерін, фармацевтикалық препараттарды және т.б. бақылауда қолданылады. Органикалық қосылыстарды, минералдарды және дәрілік заттарды анықтау анықтамалық басылымдарда келтірілген n кестелері бойынша жүзеге асырылады. Рефрактометриялық әдістің артықшылығы оның қарапайымдылығы және жарықтың сыну көрсеткішін анықтауға арналған аспаптардың салыстырмалы түрде төмен құны болып табылады.

1. Физикалық оптиканың кейбір түсініктері

1.1 Жарықтың таралуы

рефракциялық поляризациялық сыну химиялық

Бірінші гипотеза - сәуле шығару немесе корпускулярлық, жарық - қыздырылған жарық денеден шығарылатын ұсақ бөлшектердің - корпускулалардың ағыны деп мәлімдеді. Көзге жеткен бұл бөлшектер көрнекі сезімдерді көрсетеді. Кедергіге соқтығысқан кезде бөлшектер оның бетінен шағылысады немесе дене материалының қасиеттеріне байланысты ішіне еніп кетеді.

Бұл гипотеза жарықтың шағылу заңдылықтарын оңай түсіндіре отырып, жарықтың сынуының кейбір ерекшеліктерін түсіндіре алмады және жарықтың интерференциясын мүлдем түсіндірмеді.

Екінші гипотеза, толқындық гипотеза, жарқыраған дененің шығаратын бөлшектері өте жылдам тербеліс күйінде, барлық бағытта таралатын толқындар тудырып, көзге жетіп, көру сезімін тудырады деп тұжырымдады. Толқындық теория корпускулярлық гипотеза үшін қол жетімсіз жарық пен басқа құбылыстардың интерференциясын түсіндіруде жақсы жұмыс жасады, бірақ ол толқындардың вакуумде қалай таралатынын түсіндіре алмады. Кейіннен бұл түсініксіздік жарық толқындарының электромагниттік сипатқа ие екендігін мойындау арқылы жойылды. Осылайша, бұл гипотеза бойынша жарық тез өзгеретін электромагниттік өріс болып табылады.

Кейіннен эксперименттік мәліметтерді жинақтау және оларды теориялық түсіндіру арқылы жарық құбылыстарының ерекше, екі жақты сипатын белгілеуге және бір-бірін жоққа шығаратын екі гипотезаны ішкі қайшылықтардан ада, біртұтас теорияға біріктіруге мүмкіндік туды. Бұл теорияға сәйкес жарықты электромагниттік сипаттағы толқындық қозғалыс ретінде де, жарықтың жеке бөліктері – кванттар немесе фотондар түріндегі жарық көзі шығаратын бөлшектер ағыны ретінде де қарастыруға болады.

Осы уақытта жарық құбылыстарыгеометриялық немесе сәулелік оптика позициясынан да қарастыруға болады, бұл геометриялық конструкциялар мен теоремалардың қолданылуы.

Геометрияның жарық ілімімен жақындасуының және сәулелік оптиканың дамуының негізі жарықтың таралу түзулігі идеясы болды. Сәулелі оптика өзінің қарапайымдылығы мен анықтығына байланысты барлық оптикалық және жарықтандыру есептеулерінде әлі де жетекші рөлді сақтайды және әдетте есептелген және эксперименталды деректер арасындағы толық келісімді көрсетеді.

Сәулелі оптика үш негізгі қолданбаға негізделген:

Біртекті ортада жарықтың таралу түзулігі;

Мұндай шекара мінсіз тегіс бет болған жағдайда, екі орта арасындағы интерфейстегі жарықтың әрекеті;

Жарықтың таралу тәуелсіздігі.

Бұл ережелер эмпирикалық жолмен, яғни жарықтың күрделі табиғатымен байланысты белгілерді есепке алмастан геометриялық қатынастарды салыстыру арқылы эксперименталды түрде белгіленді.

Тек визуалды геометриялық элементтермен жұмыс істеу үшін сәулелік оптикада екі шартты ұғым енгізілді: сәуле және жарық нүктесі.

Сәуле дегеніміз жарықтың таралатын бағытын білдіреді. Тәжірибе жүзінде анықталғандай, вакуумда және біртекті (газ, сұйық немесе қатты) мөлдір ортада (мысалы, тұрақты қысымдағы ауада, суда немесе шыныда) жарық түзу сызықты таралады, ал сәуле түзу сызық, оның басы жарық көзі болып табылады.

Жарық нүктесі - шағын өлшемдерін елемеуге болатын жарық көзі. Физикалық тұрғыдан кез келген жарық көзінің белгілі бір өлшемдері бар, алайда, егер сіз бұл өлшемдерді жарық әрекеті таралатын қашықтықтармен салыстырсаңыз, онда шартты түрде (маңызды қатесіз) жарық көзі нүкте ретінде қабылданады.

Жарықтың жарқыраған нүктесінен сәулелердің шексіз саны сәуле түрінде барлық бағытта бөлініп, бүкіл қоршаған кеңістікті толтырады. Мұндай байлам шектелмеген деп аталады. Бірақ мұндай сәуленің жолына диафрагма – тесігі бар мөлдір емес экран қойылса, диафрагманың артында жарық шектеулі сәуле ретінде таралады.

Диафрагманың ашылуын азайту арқылы жұқа және жұқа сәулелерді оқшаулауға болады. Бұл «бөлек сәуле» деп санауға болатын жұқа сәулеге әкелуі керек сияқты. Алайда тәжірибе бұл болжамды растамайды. Шұңқырдың диаметрі кішірейген сайын сәулелер түзулігін жоғалтып, оның шетінен майыса бастайды, ал саңылау кішірек болған сайын сәулелер үлкенірек болады.

Жарық (дыбыс т.б.) толқындарының жол бойында кездескен кедергілерді айналып иілу құбылысы жарықтың дифракциясы деп аталады және оның толқындық сипатына байланысты. Осы себепті бір сәулені оқшаулау мүмкін емес және шын мәнінде тек сәулелер шоғыры бар.

1.2 Жарықтың сыну көрсеткіші (сыну көрсеткіші)

Егер мөлдір біртекті ортада (мысалы, ауада) таралатын жарық сәулесінің жолында ол басқа мөлдір біртекті ортамен (мысалы, шыны) кездессе, онда орталар арасындағы шекарада жарық сәулесі екі сәулеге бөлінеді. , оның бір сәулесі кіреді жаңа орта, бағытын өзгерте отырып (сындырады), ал екіншісі интерфейстен шағылысып, бағытын өзгерте отырып, бірінші ортада таралуын жалғастырады. Сәуле біртекті ортада таралса, бір бағыттылығын өзгерте отырып, ол интерфейске дейін де, одан кейін де таралу түзулігін сақтайды (1-сурет).

Сонымен, сыну мен шағылысу біртекті ортадағы жарықтың таралу түзулігіне қайшы келмейді.

Күріш. 1. Интерфейстегі сәуленің әрекеті

Суреттегі MM сызығы. 1 ауа мен шыны арасындағы интерфейсті (шекараны) бейнелейді. Монохроматикалық жарықтың түскен шоғы (жарық, шартты түрде бір толқын ұзындығы) ортаның арасындағы интерфейске қалыпты O\O ' болатын ABO = α бұрыш жасайды. Бұл бұрыш сәуленің түсу бұрышы деп аталады. Басқа ортада сәуле қалыпты O ’ BC = β сыну бұрышын жасайды.

БАЛҚУ ТЕМПЕРАТУРАСЫН АНЫҚТАУ

Жұмыстың мақсаты: нафталиннің балқу температурасын анықтау және оның температуралық диапазонына сүйене отырып, оның тазалық дәрежесін бағалау.

2.1.1. Материалдар, реагенттер, жабдықтар:

Шыны капилляр (диаметрі 1 мм, ұзындығы 40-50 мм), бір ұшы тығыздалған шыны түтік (диаметрі 10 мм, ұзындығы 40-50 мм), балқу температурасын анықтайтын құрылғы, нафталин, электр плитасы.

Жалпы ережелер.

Балқу температурасын анықтау

Заттың балқу температурасыоның қатты фазасы өзінің балқымасымен тепе-теңдікте болатын температура.

Балқу температурасы қосылыстың ең маңызды сипаттамасы болып табылады. Балқу температурасының мәні бойынша қосылысты анықтауға болады, өйткені бұл тұрақты қосылыстардың қасиеттері туралы анықтамалық кітаптарда әрқашан берілген, мысалы, /2, 4/.

Заттарды анықтау үшін деп аталатындар да жиі қолданылады. «аралас балқыту үлгісі». Ол үшін анықталатын зат пен белгілі заттың бірдей мөлшерін мұқият араластырыңыз. Егер қоспаның балқу температурасы өзгеріссіз қалса, онда екі заттың бірдейлігі туралы қорытынды жасалады. Егер үлгінің балқу температурасы бастапқы заттардың балқу температурасынан төмен болса, демек, бұл заттар әртүрлі болады. Бұл әдіс негізделген анықталған факттаза заттардың анық анықталған («өткір») балқу температурасы (дәлдігі 0,01 С) болатынын. Қоспалардың болуы балқу температурасын төмендетуге бейім. Сонымен қатар, құрамында кез келген қоспасы бар заттар ериді температура диапазоны,яғни оларда анық анықталған балқу температурасы жоқ. Осылайша, балқу температурасын анықтау заттың тазалығы туралы сапалы ақпаратты бере алады.

Балқу температурасын анықтау заттың мүмкін болатын молекулалық құрылымы туралы жанама қорытынды жасауға да мүмкіндік береді. Мысалы, симметриялы молекулалары бар изомерлер құрылымы аз симметриялы заттарға қарағанда жоғары температурада балқитыны анықталды. Балқу температурасы молекулалардың ассоциация дәрежесінің жоғарылауымен де артады (мысалы, молекулааралық сутегі байланыстары есебінен).

Шамамен бағалау Заттың балқу температурасын қарапайым зертханалық термометр көмегімен анықтауға болады. Сыналатын қосылыстың бірнеше кристалдары мұқият термометрдің сынапты шамына тікелей орналастырылады. Әрі қарай, кристалдары бар термометр жабық спиральмен алдын ала қыздырылған плитаның бетіне мұқият орналастырылады. Термометрдің биіктігін қыздырылған беттің үстінде реттеу арқылы температураның көтерілу жылдамдығы шамамен белгіленеді. Кристалдардың күйін және температура мәнін кезекпен мұқият қадағалаңыз, ескеріңіз бастаузаттың балқуы (сұйық фазаның алғашқы тамшыларының пайда болуы). Бұл процесті балқыту процесінің басталуын ең дәл анықтауға қол жеткізе отырып, бірнеше рет қайталауға болады. Әрине, бұл әдіс балқу температурасы туралы шамамен түсінік береді, бірақ бұл тұрақтыны дәл анықтау үшін келесі тәжірибелерді айтарлықтай жеңілдетуге мүмкіндік береді.

Жалпы техникапроцесс

Балқу температурасын дәл анықтау үшін әртүрлі дәрежедегі күрделілік пен пайдаланудың қарапайымдылығының бірнеше құрылымдық әртүрлі құрылғылары бар, бірақ олардың жұмыс принципі бірдей. Сыналатын қосылыс шыны капиллярға (диаметрі 1 мм, ұзындығы 40–50 мм) салынады, бір ұшын герметикалайды. Біріншіден, зат ерітіндіде ұсақ ұнтаққа айналады. Капиллярды толтыру үшін ашық ұшыкапиллярдың жоғарғы бөлігіне түсетін заттың белгілі бір мөлшерімен ұнтаққа батырылады. Әрі қарай (затты капиллярдың төменгі бөлігіне жылжыту және қабатын нығыздау үшін) капиллярды ұшын төмен қарай нығыздап, ұзын, тар, тігінен орналастырылған шыны түтікке (диаметрі 10 мм, ұзындығы 40 - 50 см) лақтырады. Бұл әдісті бірнеше рет қайталау арқылы 3-5 мм биіктіктегі капиллярдағы заттың тығыз қабатына қол жеткізіледі.

Балқу температурасын тікелей анықтау жоғары қайнайтын салқындатқышы бар дөңгелек түбі бар колбадан (1), пробиркадан (2) және термометрден (3) тұратын арнайы шыны құрылғыда (5-сурет) жүргізіледі. Зерттелетін заты бар капилляр (4) термометрге резеңке түтік сақинасымен (5) бекітіледі, осылайша заттың бағаны сынап шарының ортасының деңгейінде болады. Құрылғы әуе ваннасында (жылыту мантиясында, электр плитасында) алдымен тез қызады, ал соңғы 15-20 күтілетін балқу температурасынан төмен температура мин – 2 градустан аспайтын жылдамдықпен көтеріледі. Балқу температурасы – заттың толық балқу сәтіндегі температурасы.

Әдетте, зат температура диапазонында балқиды, ал зат неғұрлым таза болса, диапазон соғұрлым аз болады. Балқудың басталуы капиллярда бірінші тамшы пайда болған сәт, ал аяқталуы заттың соңғы кристалдарының жоғалуы болып табылады.

Нәтижелерді өңдеу

Орындалған жұмыс барысында нафталиннің балқу температурасы анықталды; Сондай-ақ, әртүрлі заттардың қоспалары, әдетте, жеке заттардың өздеріне қарағанда төмен температурада балқитынын қосуға болады. Ұқсас балқу температуралары бар заттардың бірдей немесе әртүрлі екенін анықтау үшін осы заттар қоспасының балқу температурасын анықтау (аралас үлгінің балқу температурасы дайындау үшін алынған заттардың балқу температурасынан төмен болса); , сондықтан біз әртүрлі заттармен айналысамыз. Керісінше, аралас үлгінің балқу температурасында депрессияның болмауы алынған заттардың сәйкестігінің дәлелі болып саналады.

Зертханалық жұмыс 2.2

МОЛЕКУЛАЛЫҚ СЫДЫРУДЫ АНЫҚТАУ

ОРГАНИКАЛЫҚ ҚОСЫЛЫСТАР

Жұмыстың мақсаты: сыну көрсеткішін анықтау және белгісіз органикалық қосылысты анықтау.

2.2.1. Материалдар, реагенттер, жабдықтар:

Аббе рефрактометрі, белгісіз қосылысы бар конустық колба, пипетка, мақта (эфирмен суланған).

Жалпы ережелер

Вакуумға қатысты сыну көрсеткіші абсолютті сыну көрсеткіші деп аталады. Сыну көрсеткіштерін өлшеу кезінде сұйық және қатты заттарәдетте зертханалық бөлмедегі ауаға қатысты салыстырмалы сыну көрсеткіштерін анықтайды.

Заттың сыну көрсеткіші оның табиғатымен анықталады, сонымен қатар сыртқы жағдайларға - температура мен жарықтың толқын ұзындығына байланысты. Органикалық сұйықтықтар үшін температура 1-ге жоғарылағанда, ол 4·10 –4 -5 · 10 –4 төмендейді.

Сыну көрсеткіші молекуланың поляризациялану қабілетін сипаттайды, бұл оның поляризациялану, яғни сыртқы электр өрісінің әсерінен электрон бұлтының күйін өзгерту қабілеті деп түсініледі. Молекуланың поляризацияланғыштығы артқан сайын n өседі және бұл мән Лоренц-Лоренц теңдеуіне сәйкес MR молекулалық сынумен байланысты:

,

мұндағы n – заттың немесе ерітіндінің сыну көрсеткіші;

М – заттың молекулалық массасы;

d – заттың меншікті салмағы (тығыздығы).

Сыну көрсеткішінен айырмашылығы, молекулалық сыну температураға тәуелді емес.

Көрінетін жарықтың электромагниттік өрісінде молекулалардың поляризациялануы толығымен дерлік электрондардың орын ауыстыруымен байланысты және жеке электрондардың орын ауыстыруларының әсерлерінің қосындысына тең. Соңғы жағдай химиялық қосылыстардың MR-іне қосымша константа сипатын береді. Оны теориялық тұрғыдан молекуланы құрайтын жеке атомдардың сынуларының қосындысы ретінде бірнеше байланыстардың болуы мен санын ескеретін қоспаларды (өсімдіктерді) ескере отырып анықтауға болады:

MR теориясы. = Σ AR кезінде. + Σ сия. ,

AR қайда. – бір атомның атомдық сынуы;

сия– бір қосылымның ұлғаюы.

Жеке атомдар үшін AR мәндері және бірнеше байланыстардың өсулері белгілі және көптеген сәйкес нұсқаулықтар мен анықтамалықтарда берілген.
/5, б. 17/ (1-кесте). Қосылыстың гипотетикалық құрылымдық формуласын біле отырып, оның MR теоремасын есептеуге болады. AR сомасы ретінде.

Мысалы, изопропилбензол (кумен) үшін МР теориясы. тең:

MR теориясы. = AR C 9 + AR H 12 + сия dv. St. · 3

AR мен сияның сәйкес мәндерін ауыстыра отырып (1-кесте), біз мынаны аламыз:

MR теориясы. = 2,418 ∙ 9 + 1,100 ∙ 12 + 1,733 ∙ 3 = 40,161

1-кесте – Жеке атомдардың атомдық сынуы және өсу

Сыну көрсеткішінің мәнін анықтау үшін арнайы құрылғы – рефрактометр қолданылады. Органикалық химия зертханаларының стандартты құралы - Аббе рефрактометрі. Ол полихроматикалық (күн немесе жасанды) жарықты пайдаланған кезде натрий D-сызығы үшін сыну көрсеткішінің мәнін беретіндей етіп жасалған. Өлшеу үшін сұйықтықтың бірнеше тамшысын ғана қажет етеді, ал өлшеу дәлдігі 0,0001 сыну көрсеткішінің бірлігін құрайды. Мұндай дәлдікке жету үшін өлшеу кезінде 0,2 C дәлдікпен тұрақты температураны сақтау керек (бұл термостат көмегімен қол жеткізіледі). Сыну көрсеткішін 20С, ал төмен балқу үшін өлшеген жөн қатты заттар– балқу температурасынан сәл жоғары.

Әрбір зат өзінің сыну көрсеткішінің мәнімен сипатталатындықтан, заттарды анықтау (тану) үшін басқа әдістермен бірге рефрактометрияны қолдануға болады. Сәйкестендіру бірдей жағдайларда табылған таза заттардың сыну көрсеткішінің өлшенген және эталондық мәндерінің сәйкестігі негізінде жүзеге асырылады. Осыған байланысты әртүрлі заттарсыну көрсеткішінің ұқсас мәндері болуы мүмкін, рефрактометрия әдетте заттарды анықтаудың басқа әдістерімен (спектрлік өлшемдер, балқу немесе қайнау температураларын анықтау және т.б.) толықтырылады. Сыну көрсеткішін заттың тазалығын бағалау үшін де пайдалануға болады. Өлшенген және анықтамалық мәндердегі айырмашылық (үшін таза зат) бірдей жағдайларда табылған заттардың сыну көрсеткіштерінің мәндері ондағы қоспалардың бар екенін көрсетеді. Әдебиетте заттың физикалық константалары (сыну көрсеткішін қоса) туралы ақпарат болмаған жағдайларда, қайталап тазарту процестері кезінде физикалық тұрақтылар өзгермегенде ғана оны таза деп санауға болады. Ең жоғары дәлдіктегі рефрактометриялық құрылымдық талдаусұйық заттар үшін береді. Бұл жағдайда құрамы мен молекулалық салмағы (брутто формуласы) туралы деректер немесе болжамды негіздеу қажет. құрылымдық формуласызаттар. Заттың құрылымы туралы қорытынды Лоренц-Лоренц формуласы арқылы табылған MR exp және MR теориясын салыстыру негізінде жасалады. MR exp және MR теориясы мәндерінің 0,3-0,4 дәлдікпен сәйкес келуі ұсынылған жалпы формула мен құрылымның ықтималдығын растайды. Сәйкессіздік Мистер теор эксп. 0,3-0,4 бірліктен жоғары болса, есептеу кезінде жасалған MR теориясы дұрыс емес екенін көрсетеді. материяның құрылымы мен құрамы туралы болжамдар. Бұл жағдайда берілген жалпы формула үшін заттың басқа ықтимал молекулалық құрылымдарын қарастыру қажет.

Сыну көрсеткіші ерітінділердің концентрациясына байланысты болғандықтан, рефрактометрия олардың концентрациясын анықтау, заттардың тазалығын тексеру және бөлу процестерін бақылау үшін де қолданылады, мысалы, дистилляцияны бақылауға болады (аналитикалық мақсатта). Екілік қоспаның сыну көрсеткіші, егер араластыру кезінде көлемнің өзгерісі болмаса, компоненттердің концентрациясына (көлем бойынша пайызбен) сызықтық тәуелді болады. Егер ауытқулар орын алса сызықтық тәуелділік, калибрлеу қисығын тұрғызу қажет.

Электрондық поляризация деп те аталады молярлық (немесе молярлық) сыну және әріппен белгіленеді Р.

Осылайша, жеткілікті жоғары жиіліктерде полярлы емес заттар молярлық сыну формула бойынша анықтауға болады:

Бір ортадан екінші ортаға ауысқанда жарық жылдамдығының өзгеруі жарықтың молекулалардың электрондарымен әрекеттесуімен байланысты. Сондықтан сыну көрсеткіші nэлектрондық поляризациямен байланысты Р.

Жарықтың электромагниттік теориясына сүйене отырып, Максвелл мөлдір полярлы емес заттар үшін мынадай байланыс бар екенін дәлелдеді:

мұндағы n ¥ – шексіз толқын ұзындығындағы заттың сыну көрсеткіші, l ® ¥.

(4.21) формулаға Максвелл қатынасын қойып көрейік. Келесі теңдеуді аламыз

R= (4.23)

R = P el = болғандықтан,

Бұл (4.24)

(4.24) қатынас Лоренц-Лоренц формуласы деп аталады. Ол заттың сыну көрсеткішімен байланысты nэлектрондық поляризациялануы бар аоның құрамдас бөліктері. Формула (4.24) 1880 жылы голланд физигі Х.А. Лоренц және одан тәуелсіз дат физигі Л. (4.23) формуласы таза заттар үшін қолдануға ыңғайлы.

Сыну көрсеткіші nКоши формуласы бойынша толқын ұзындығына тәуелді:

n l = n ¥ + a/l 2,

мұндағы a - қандай да бір эмпирикалық тұрақты.

Демек, сыну да толқын ұзындығының функциясы болып табылады, яғни. R = f(l).

Әдетте, сынуды анықтау үшін спектрдің көрінетін аймағына сәйкес келетін сыну көрсеткішін пайдалану жеткілікті. Стандарт ретінде натрий спектріндегі сары сызық таңдалды (сыну көрсеткішін дәлірек анықтау үшін жарық көзі ретінде натрий шамы қолданылады). Na сары сызығына сәйкес толқын ұзындығы, l D = 5893 A 0 = 589,3 нм. Сәйкесінше сыну көрсеткіші nD.

Полярлы емес заттар үшін n жиілікке (немесе толқын ұзындығына) әлсіз тәуелді болады.

Мысалы, бензол үшін А

Полярлық заттар үшін Максвелл қатынасы орындалмайды. Иә, су үшін А .

Егер молекула шамамен радиустың сферасы ретінде қарастырылса r, содан кейін a » r 3,

және R = , (4,25)

сол. молярлық сыну R барлық молекулалардың көлеміне тең, заттың бір мольінде болады және 1 моль заттың құрамындағы барлық электрондардың поляризациялануын сипаттайды.. Бұл физикалық мағынасысыну.

Өлшем [R] = m 3 (SI жүйесінде), [R] = см 3 (GHS жүйесінде).

Молярлық сыну Рбірқатар қасиеттері бар, соның арқасында ол материяның құрылымына қатысты мәселелерді шешуде кеңінен қолданылады.

Сыну қасиеттерін қарастырайық.

1. Сыну іс жүзінде тәуелді емес біріктіру жағдайы, температурадан, қысымнан. Сондықтан оны кейбіреулер деп санауға болады тұрақты берілген затқа тән.

2. Молярлық сыну – бұл шама қоспа . Бұл қасиет молекуланың сынуы иондардың, атомдардың, атомдық топтардың және жеке байланыстардың сынуынан тұратындығынан көрінеді.

Сонымен, заттың молярлық сынуын мына формула арқылы есептеуге болады:

R= , (4.26)

мұндағы R i (at) – атомдық сыну;

R i (inc) – өсімдердің сынуы, яғни. қос, үштік байланыстар, циклдар және т.б. үшін қосымша шарттар;

n i – атомдар, байланыстар, циклдар саны.

Соңғы әдіс физикалық тұрғыдан негізделген, өйткені поляризацияланатын электронды бұлт жеке атомдарға емес, байланысқа жатады. Дегенмен, екі әдіс әдетте бірдей нәтижелерге әкеледі.

Жеке атомдар мен байланыстардың сыну мәндері құрамында осы атомдар мен байланыстар бар әртүрлі молекулалар үшін сыну көрсеткіштерінен анықталған молярлық сынулардың тәжірибелік мәндерін салыстыру арқылы алынды.

3. Рефракция - бұл шама құрылтайшы , яғни. R мәнін молекулалардың құрылымын бағалау үшін пайдалануға болады.

Рефракцияны қолдану.Сыну мәндерін пайдалана отырып, сіз көптеген мәселелерді шеше аласыз:

1. Электрондық поляризацияны есептеу а элжәне бөлшектің эффективті радиусы (атом, молекула). Лоренц–Лоренц формуласын (4.24) және a el » r 3 қатынасын пайдаланып мынаны жаза аламыз:

,

(4.27)

Дегенмен, мәні r, (4.28) формуласы арқылы есептелген бірінші жуықтау үшін ғана дұрыс.

2. Рефракция қолдануға болады полярлы молекулалардың дипольдік моментін шамамен бағалау үшін .

P = P el + P at + P немесе екені белгілі

Өйткені P at<< П эл, то П » П эл + П ор или П = R + П ор,

демек P немесе = P – R

Екінші жағынан P немесе =

Соңғы екі өрнектен біз мынаны аламыз:

(4.29)

Бұл анықтау әдісі мәлсіз полярлы заттар үшін ғана мағынасы бар, өйткені полярлы молекулалар бір-бірімен әрекеттеседі. Поляризацияны анықтау үшін полярлы заттардың полярсыз еріткіштердегі сұйылтылған ерітінділері әдісін қолдану әлдеқайда тиімді.

3. R 1.2 = x 1 R 1 + x 2 R 2 теңдеуін қолдануға болады қоспаның құрамын анықтау Және сыну компоненттері . Сыну мәніне сүйене отырып, ерітінділердің концентрациясын өте жоғары дәлдікпен анықтауға болады.

x 2 = , (4,30)

мұндағы R 1 - еріткіштің сынуы;

R 2 – еріген заттың сынуы;

R 1.2 – қоспаның сынуы.

4. Рефракцияның конституционалдылығы қарапайым ретінде пайдаланылады молекулалардың күтілетін құрылымының дұрыстығын тексеру тәсілі .

Заттың құрылымдық формуласын анықтау кезінде келесі әрекеттерді орындаңыз:

A)анықтау r, nбір температурада;

б)Лоренц-Лоренц формуласы бойынша есептейді Р– тәжірибелік құндылық;

V)Заттың эмпирикалық формуласына сәйкес келетін бірнеше құрылымдық формулаларды жазып, бұл үшін кестелік деректерді пайдалана отырып, әрбір құрылым үшін сыну мәнін есептеңіз. R atЖәне R St;

G)сынудың тәжірибелік мәнін салыстыру R opжәне есептелген R есептеу. Дұрыс құрылымдық формуласы бар R opең жақын R есептеу .

Эл зат (қараңыз. Поляризациялықатомдар, иондар және молекулалар) онымен сыну М. р үшін өрнектерді қолдану шегінде. ол ретінде сипаттайды p,заттың сыну қабілетінен ерекшеленеді nөйткені ол іс жүзінде тығыздыққа, температураға және агрегаттық затқа тәуелді емес.

Негізгі

f-la M. r. ұқсайды ҚайдаМ- заттың молекулалық салмағы, r - оның, N A - Авогадро тұрақтысы. F-la (*) – эквивалентЛоренц – Лоренц формуласы (қолдануға қатысты бірдей шектеулермен), бірақ көпше түрде. жағдайлар практикалық мақсаттарға ыңғайлырақ. қолданбалар. Жиі М.р. күрделі заттың молекуласын құрайтын атомдардың немесе атомдар топтарының «сынуларының» немесе олардың мұндай молекуладағы байланыстарының қосындысы ретінде көрсетуге болады. Мысалы, M. r. қаныққан көмірсутек CkH 2к +2 теңкР C++ (2 2)Р k + N ( 1, k=

2,...). Бұл M. r-ның маңызды қасиеті. - аддитивтілік - рефрактометриялық табысты пайдалануға мүмкіндік береді. қосылыстардың құрылымын зерттеу, молекулалардың дипольдік моменттерін анықтау, сутектік байланыстарды зерттеу, қоспалардың құрамын анықтау және басқа да физикалық-химиялық мақсаттарға арналған әдістер. тапсырмалар.Лит.: Волкенштейн М.В., Молекулалар және олардың құрылымы, М.-Л., 1955; Иоффе Б.В., Химияның рефрактометриялық әдістері, 3-ші басылым, Л., 1983; жанды да қараңыз. Өнер бойынша.

Лоренц – Лоренц формуласы.. Физикалық энциклопедия. 5 томда. - М.: Совет энциклопедиясы. 1988 .

Бас редакторы А.М.Прохоров

Басқа сөздіктерде «МОЛЕКУлярлық рефракция» деген не екенін қараңыз:

Молекулярлық сыну – бұл заттың электрондық поляризациясының өлшемі, ол шама реті бойынша грамм молекуласындағы барлық молекулалардың көлеміне сәйкес келетін көлемдік өлшемге ие; Бұдан шығатыны, R шамасының реті... ... Wikipedia үшін түзетумен сәйкес келуі керек.

Молекулярлық сыну – бұл заттың электрондық поляризациясының өлшемі, ол шама реті бойынша грамм молекуласындағы барлық молекулалардың көлеміне сәйкес келетін көлемдік өлшемге ие; Бұдан шығатыны, R шамасының реті... ... Wikipedia үшін түзетумен сәйкес келуі керек.молекулалық сыну - молекулалық рефракция статустары T sritis chemija apibrėžtis Dydis, apibūdinantis molekulės elektroninį poliarizuojamumą. atitikmenys: ағылшын. молярлық сыну; молекулярлық сыну rus. молекулалық сыну; молярлық сыну ryšiai: sinonimas –… …

Молекулярлық сыну – бұл заттың электрондық поляризациясының өлшемі, ол шама реті бойынша грамм молекуласындағы барлық молекулалардың көлеміне сәйкес келетін көлемдік өлшемге ие; Бұдан шығатыны, R шамасының реті... ... Wikipedia үшін түзетумен сәйкес келуі керек. Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

- molekulinė refrakcija statusas T sritis fizika atitikmenys: ағылшын. молекулалық сыну; молекулалық сыну вок. Молекулярлық рефракция, f rus. молекулалық сыну, f pranc. рефракция молекуласы, f … Физикалық терминų žodynas

Молекулалық рефракцияны қараңыз... - (R), электронды поляризацияланғыштығын va (АТОМДАР, ИОНДАР ЖӘНЕ МОЛЕКУЛАЛАРДЫҢ ПОЛЯРЗАНДЫҒЫ) n сыну көрсеткішімен байланыстырады. va жарықты сындыру, әртүрлі......

- (R заттың электрондық поляризацияланғыштығын αel (Атомдардың, иондардың және молекулалардың поляризациялануын қараңыз) оның сыну көрсеткішімен (Сыну көрсеткішін қараңыз) n байланыстырады. R. m. үшін өрнектерді қолдану шегінде, оны сипаттайтын, ұқсас n, ...... Ұлы Совет энциклопедиясы

ЖӘНЕ; және. [лат. refractio] 1. Оптикада: жарықтың сынуымен байланысты құбылыстар ауқымы. Р. жарық. Атомдық, молекулалық, ерекше өзен. 2. Акустикада: біртекті емес ортада дыбыс толқындарының таралу қисықтығы. ◁ Сыну, ой, ой. Р ж…… Энциклопедиялық сөздік

сыну- Және; және. (латын тілінен refractio) да қараңыз. сыну 1) Оптикада: жарықтың сынуымен байланысты құбылыстар ауқымы. Жарықтың сынуы/акциясы. Атомдық, молекулалық, меншікті сыну. 2) Акустикада: біртекті емес ортада дыбыс толқындарының таралу қисықтығы... Көптеген сөз тіркестерінің сөздігі

молярлық сыну- молярлық сыну; өнеркәсіп молекулалық сыну (ν 1)/(ν+1) (мұндағы ν – спектрдің көрінетін бөлігінің сәулелерінің сыну көрсеткіші) заттың молярлық көлеміне көбейтіндісі ... Политехникалық терминологиялық түсіндірме сөздік

Кітаптар

• Молекулалық оптика негіздері, Н.Б. Рождественская. Бұл монография молекулалық оптика мәселелеріне арналған. Кітапта автордың таза сұйықтықтардағы, ерітінділердегі және...

Оптикалық жиілік диапазонында молярлық поляризация деп аталады молярлық сыну Р М . Берілген заттың сынуы F=E(сиректелген газ) полярлы және полярсыз заттар үшін бірдей өрнекпен сипатталады

Р М = (n n 2 – 1)В 0 =(Н А/e 0)аел, (39)

f-la M. r. ұқсайды а el – молекуланың электрондық (оптикалық) поляризациялануы. Оптикалық поляризацияның деформациялық поляризациядан айырмашылығы, ол тек молекулалық ядролардың тұрақты орналасуымен электрон тығыздығының ығысуын ескереді. Өрнек (39) кез келген заттың атомдары мен молекулаларының электрондық поляризациялануын анықтауға қызмет етеді (полярлық және полюссіз).

Кейде def және e арасындағы айырмашылық ескерілмейді және өрнек дипольдік моменттің мәнін бағалау үшін қолданылады.

П М-Р М=(Н А/e 0)× ( м 2 / 3кТ) (40)

Егер қандай да бір себептермен әртүрлі температурада молярлық поляризацияны өлшеу қиын болса, онда шамаларды табумен шектелуге болады. П МЖәне Р Мбір температурада.

Заттың конденсацияланған күйлері жағдайында молярлық сыну өрнекі Лоренц-Лоренц формуласы болып табылады:

Р М= (n n 2 – 1)В 0 /(n n 2 + 2)= (Н А/3e 0) а эл. (41)

мәні деп болжануда Р Мтұрақты болып табылады. Бұл молекулалардың поляризациялануының тұрақтылығын білдіреді ( Н Ажәне e 0 тұрақтылар), осыған байланысты сыну берілген заттың молекулалық тұрақтысы болып саналады (бірінші жуықтау).

Сұйықтықты жабық көлемде, яғни тұрақты тығыздықта қыздыру әрдайым дерлік сынудың шамалы өзгеруіне әкеледі; көп жағдайда мән Р Мтөмендейді. Заттың тұрақты көлемде қыздыру процесінде (тұрақты концентрацияда n) молекулалар арасындағы әрекеттесу энергиясы азаяды. Бұл электрондық поляризациялық заттың агрегаттық күйіне және фазалық ауысулар (қатты – сұйық және сұйық – газ) кезіндегі және зат қызған кездегі өзгерістерге байланысты екенін білдіреді.

Кез келген заттың сынуы өтетін жарықтың толқын ұзындығына байланысты, басқаша айтқанда, сыну дисперсия құбылысына ұшырайды; Егер біз спектрдің көрінетін аймағын қарастырумен шектелетін болсақ, онда толқын ұзындығының төмендеуімен сыну көрсеткішінің жоғарылауы әрдайым дерлік байқалады. Бұл тәуелділік деп аталады қалыпты дисперсия. Алайда кері байланыс байқалатын заттар бар. Бұл жағдайда дисперсия болады қалыптан тыс; ол әрқашан жарықтың жұтылуымен байланысты. Аномальды дисперсияны байқау үшін арнайы әдістер әзірленді. Белгілі, мысалы, Д.С. Рождественский. Спектрдің көрінетін, ультракүлгін және инфрақызыл аймақтарында аномальді дисперсияны байқауға болады.

Әртүрлі химиялық қосылыстардың сынуын жеке атомдардың немесе байланыстардың сынуларының қосындысы ретінде көрсету әрекеттері ұзақ уақыт бойы жасалды. Әртүрлі химиялық қосылыстардың қасиеттерін тереңірек түсіну үшін байланыстар мен атомдардың әртүрлі топтарының өзара әрекеттесуін ескеру қажет. Мұндай өзара әрекеттесулердің болуы, әрине, аддитивтіліктен ауытқуға әкеледі, сондықтан аддитивті схеманы қолдану арқылы есептелген сыну әрқашан дерлік оның эксперименттік мәнінен ерекшеленеді;

Аддитивтілік болжамы бойынша молярлық сыну былай жазылады

Р М«С n i R at«С n j R St, (42)

f-la M. r. ұқсайды Р at – атомдардың немесе атомдар топтарының сынуы; Р sm – байланыстардың молярлық сыну өсімдері; n i– белгілі бір типтегі молекуладағы атомдар немесе атомдар тобының саны; n j– белгілі бір түрдегі қосылымдар саны.

Кестеде 7-суретте әртүрлі топтарға жататын атомдардың электрондық поляризациялануының құрамдас бөліктері көрсетілген.

7-кесте

Атомдардың электрондық поляризациясының құрамдас бөліктері,
әртүрлі топтарға кіреді ( Викторов М.М.., 1977)

8-кесте

Белгілі бір атомдардың немесе байланыстардың молярлық сыну мәндері
(Викторов М.М.. 1977)

Кестеде 9-суретте кейбір заттардың молярлық поляризациясы мен сыну мәндері көрсетілген.