ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование конденсированных фаз из "Возможности химии сегодня и завтра" Решение многих задач, встающих перед химиками, физиками, биохимиками и биофизиками, требует понимания свойств конденсированных фаз — жидкостей и твердых тел и умения их изменять. Эти свойства непосредственно связаны с межатомными и межмолекулярными силами, действующими в таких фазах, поэтому в решении подобного рода вопросов центральная роль отводится химии. [c.189] В последние 15—20 лет было установлено, что изучению электронных явлений в твердых телах в значительной степени способствует высокое давление. Под действием высокого давления молекулы сближаются друг с другом, и при этом возрастает перекрывание электронных орбиталей соседних молекул. Различные типы орбиталей имеют различные пространственные характеристики, поэтому давление воздействует на них в разной степени. Такая подстройка давлением превращает давление в могучее средство для определения характеристик электронных состояний и обнаружения электронных переходов в новые состояния, обладающие другими физическими и химическими свойствами. [c.189] Обнаружено уже много примеров электронных переходов, очень чувствительных по отношению к высокому давлению. Например, с помощью высокого давления оказалось возможным превращать вещества, которые в нормальных условиях являются изоляторами, в проводники электрического тока. Это удалось сделать для девяти элементов и примерно для 50 соединений. Одно из возможных применений указанного явления — создание быстродействующих электрических выключателей, не имеющих разрывающихся контактов. Кроме того, первый органический полупроводник при давлениях от 6000 до 18 ООО атм обнаружил сверхпроводящие свойства. Под воздействием давления может происходить видимое изменение цвета. Это явление было обнаружено для нескольких классов соединений, таких как анилы, спиропираны и биантроны, обладающие фото- и термохромными свойствами, а также для этилендиамино-вых комплексов (переходы, связанные с переносом электрона). Используя давление, удалось наблюдать, как фосфоресцирующие вещества (фосфоры) поглощают свет одного цвета и вновь излучают его, но другого цвета. Такие исследования помогли повысить эффективность различных материалов для лазеров. [c.189] Структуру и динамику самых разнообразных жидкостей, начиная от жидкого водорода и кончая расплавленными силикатами, можно изучать посредством различных спектральных методов. Среди них наиболее важны дифракция рентгеновских лучей, нейтронография, ядерный магнитный резонанс, лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния и рассеяние света. Одним из самых мощных новейших методов является импульсное лазерное возбуждение. В пикосекундном диапазоне (10 с) мы можем исследовать движение молекулы растворенного вещества внутри клетки молекул растворителя. Теперь можно непосредственно наблюдать за фундаментальными химическими событиями в реальном времени. Например, можно наблюдать, как два атома иода в жидкости соединяются в молекулу, как захватывается (сольватируется) жидкой водой свободный электрон, как энергия, поглощенная молекулой растворенного вещества (азот или бензол), передается от нее окружающим молекулам растворителя. [c.190] ЛАЗЕРЫ позволяют ИЗУЧАТЬ БЫСТРЫЕ ОБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЕТКЕ РАСТВОРИТЕЛЯ. [c.190] Для каждой жидкости существуют характеристические давление и температура, при превышении которых состояние жидкости и газа становятся идентичными. Поведение вещества в таких критических условиях существенно отличается от его поведения в нормальных условиях. При этом возникают новые явления. В последние 20 лет в нашем понимании таких критических явлений произошла настоящая революция. Несомненно, самым важным в развитии теории критических явлений в последние 15 лет было развитие нового математического метода, названного приближением ренормализованной группы . Он дал возможность количественно описывать свойства жидкостей и их связь с формой молекул и молекулярными силами. [c.191] За последние 15 лет были разработаны эффективные способы применения критических явлений во многих прикладных областях. В электронной микроскопии стандартным методом подготовки образца стало его высушивание при критической температуре. Растворяющая способность жидкостей вблизи критической точки меняется коренным образом. Это свойство используется, например, при извлечении кофеина из кофе при приготовлении растворимого кофе, свободного от кофеина, а также при экстракции душистых масел. Кроме того, критические явления получили важное для науки применение в жидкостной хроматографии. [c.191] Большой интерес для химиков представляют также метеориты. Они содержат самые древние из числа доступных нам веществ Солнечной системы, а также несут информацию о небесных телах, находящихся на самых разных стадиях развития — от самых начальных до заключительных. Метеориты несут следы некоторых событий в Солнечной системе и Галактике. Они хранят данные о происхождении, ЭВ0ЛЮЩ1И и составе Земли и других планет, спутников, астероидов и Солнца. Эти сведения нельзя получить из других источников. Изотопный состав многих металлов и газообразных элементов, найденных в метеоритах, а также химический состав метеоритов, в частности содержание в них следовых элементов, бывают весьма необычными. Эти данные проливают свет на стадии образования, эволюции и разрушения того небесного тела или астероида, из которого образовался метеорит. [c.192] Изучению метеоритов стало уделяться большое внимание, особенно после того, как мы поняли, что эти посланцы из космоса при падении на антарктический ледяной щит немедленно оказываются похороненными и замороженными в вечных льдах. В этом инертном окружении останавливаются все химические процессы. Конечно, главный вопрос состоит в том, как отыскать такие метеориты в бескрайних недоступных пространствах этой враждебной страны Природа дала на него удивительно простой ответ. Антарктический ледовой щит представляет собой гигантский ледник, который постепенно стекает к северу, неся с собой вмерзшие метеориты. За тысячи лет тот снег, который выпал у Южного полюса, в конце концов достигнет края ледника, где лед начнет испаряться. Здесь у конца ледниковых языков скапливаются в огромных количествах метеориты, совершенно не поврежденные эрозией или выветриванием и не вступавшие в контакт с земными формами жизни. За последние десять лет с момента этого открытия было собрано больше метеоритов, чем за всю предшествующую историю. Только сейчас началось изучение этого драгоценного метеоритного клада химическими и физическими методами. [c.192] МЕТЕОРИТЫ ДРАГОЦЕННЫЕ НАХОДКИ В АНТАРКТИДЕ. [c.192] Вернуться к основной статье