ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Метод комбинационного рассеяния света из "Новые методы определения химического состава топлива и масел" Комбинационное рассеяние света одновременно и независимо друг от друга открыли советские ученые Мандельштамм и Ланд-сберг и индийский ученый Раман. [c.14] Сущность этого явления заключается в том, что в спектре монохроматического света, рассеянного молекулами какого-либо вещества, наряду с линией, соответствующей начальной частоте падающего света, появляются новые линии, положение которых зависит от структуры молекулы. В соответствии с теорией о квантовой природе света эти явления могут быть истолкованы следующим образом. [c.14] Световой квант, имея частоту v, обладает энергией hv, где Л = 6,58 X 10-2 эрг. сек. (постоянная Планка). Молекула, совершающая собственное колебание с частотой т, обладает добавочной энергией hm, по сравнению с молекулой, не находящейся в состоянии колебания. Если световой квант столкнется с колеблющейся молекулой, то он может позаимствовать у последней ее добавочную энергию Л/п и будет обладать энергией h (v т). При столкновении с молекулой, не находящейся в состоянии колебания, световой квант может передать этой молекуле энергию hm, необходимую для возбуждения ее колебания, в результате чего его энергия будет равна h v — т). [c.14] Этот обмен энергией приводит к изменению частоты рассеянного света. Наряду с неизменившейся частотой первичного света появляются новые частоты, равные как сумме частоты падающего света с собственной частотой молекулы, так и разности этих частот. У сложных молекул т может иметь несколько значений, что приведет к появлению в спектре рассеянного света нескольких спутников (сателлитов), причем каждому значению т будут соответствовать две линии, симметрично расположенные по обе стороны основной начальной линии. [c.14] Таким образом, пользуясь спектром комбинационного рассеяния, можно определить собственные частоты колебаний молекулы, промерив по спектрограмме частоту возбуждающей линии и частоты окаймляющих его сателлитов и вычислив разности этих величин. [c.14] Для иллюстрации на фиг. 6 приведен спектр комбинационного рассеяния бензола. [c.14] На фиг. 7 представлена современная схема осветительной установки, в которой ртутная лампа, служащая источником света, и сосуд, наполненный изучаемой жидкостью, помещаются параллельно друг другу на небольшом расстоянии, а внутренняя стенка кожуха. [c.15] Существенной помехой при изучении спектров рассеяния является окраска или флуоресценция исследуемого вещества. В первом случае само вещество поглощает часть спектра, а во втором случае в спектре появляются широкие полосы, которые совершенно маскируют слабые линии спектра рассеяния. [c.15] Флуоресценцию особенно эффективно вызывает коротковолновая часть излучения поэтому на пути от источника света к изучаемой жидкости устанавливают светофильтр, задерживающий коротковолновую часть излучения, но пропускающий без ослабления интенсивную линию, спутники которой подлежат изучению. [c.16] Обычно флуоресцирует не само из Д1аемое вещество, а высокомолекулярные примеси, загрязняющие его. Поэтому, чтобы устранить флуоресценцию, применяют многократную перегонку изучаемой жидкости под глубоким вакуумом для освобождения ее от примесей. [c.16] Некоторые вещества (нитробензол, фурфурол и др.) обладают способностью тушить флуоресценцию, и их иногда добавляют в ограниченном количестве к изучаемой жидкости, флуоресценцию которой не удается устранить обычными методами. [c.16] При соблюдении указанных выше предосторожностей удается получить хорошие спектрограммы и определить частоты колебаний молекул изучаемых веществ. В случае анализа неизвестной смеси сопоставляют значения частот, полученных в результате промера и расчета спектрограмм, с известными частотами тех индивидуальных углеводородов, присутствие которых в данной смеси можно предт полагать. [c.16] Следовательно, необходимой предпосылкой днализа является знание спектров рассеяния возможно большего числа индивидуальных углеводородов, которые должны служить эталонами для сравнения с анализируемым веществом. За последние годы у нас (Физический институт и Институт органической химии Академии наук СССР, Московский университет им. Ломоносова) и за границей более или менее полно изучены спектры примерно двух тысяч соединений. Однако это количество далеко не достаточно, и работу еще нельзя считать завершенной. [c.16] Наряду с качественным определением присутствия отдельных индивидуальных углеводородов в анализируемом веществе метод комбинационного рассеяния света дает возможность судить о гр)ш-повом составе углеводородной Смеси на основании принципа характеристических частот . [c.16] Под последними понимают частоты, характерные для какой-либо внутримолекулярной связи (С = С, С = С, СО и др.). Существование частот, характерных для определенных связей, доказывается большим экспериментальным материалом, который позволяет успешно использовать его для решения ряда конкретных задач. [c.16] В частности, достаточно надежно может быть установлено наличие двойной связи С = С, по вариации частоты, характерной для этой связи, можно различить цис- и транс-изомеры. Связь С = С для цис- форм характеризуется волновым числом г = 1658—1660 см , а для транс-форм — волновым числом V = 1675 см . [c.16] При помощи спектра комбинационного рассеяния света можно также количественно определить состав углеводородной смеси. Количественный анализ основывается на зависимости интенсивности линии комбинационного рассеяния от концентрации соответствующих молекул. [c.17] Рб интенсивности линии комбинационного рассеяния судят по почернению изображений линий на фотоснимке, применяя для этого обычные приемы фотометрии. Необходимым условием проведения измерений является получение на одной пластинке (чтобы исключить влияние условий опыта) спектра рассеяния изучаемой смеси и спектра сравнения (эталона) с различными градациями по-че рнения (так называемые марки почернения). Концентрацию отдельных компонентов в смеси определяют путем сравнения интенсивности линии эталонного вещества с интенсивностью характерных линий различных компонентов анализируемой смеси и с интенсивностью тех же линий индивидуальных углеводородов. [c.17] Метод комбинационного рассеяния света может быть применен также для количественного определения содержания ароматических углеводородов в смеси с непредельными. Такая задача при помощи химических методов анализа решается с трудом, требует применения сложных операций и наличия не менее 50 мл продукта. [c.20] В табл. 3 И 4 приводятся некоторые результаты определения ароматических углеводородов в искусственных смесях, составленных из фракций крекинг-бензина и индивидуальных углеводородов (работа выполнена М. Д. Тиличеевым, П. А. Акишиным, Е. Г. Тре-щевой и В. М. Татевским). [c.20] Вернуться к основной статье