Методы исследования строения кристаллов

Строение вещества. В этом разделе изучается строение атомов и молекул, а также агрегатные состояния веществ. В экспериментальных исследованиях строения молекул наибольщее применение получил метод молекулярной спектроскопии. При изучении агрегатных состояний рассматриваются взаимодействия молекул в газах, жидкостях и кристаллах. Этот раздел имеет важное значение для фармации. Подавляющее большинство лекарственных веществ представляет собой сложные органические соединения с несколькими функциональными группами в молекуле. Химическая структура соединений определяет их биологическую активность. Установление химической структуры соединений методами молекулярной спектроскопии и выяснение связи с биологической активностью представляют собой важные проблемы фармации. [c.9]

На современном уровне рассмотрены основные понятия и законы химии строение вещества, химическая связь (метод молекулярных орбиталей, метод валентных связей, зонная теория кристаллов), важнейшие положения химической термодинамики и химической кинетики, методы исследования структуры веществ. [c.2]

После открытия Лауэ (1912 г.) дифракции рентгеновских лучей теория кристаллической решетки, которая начала развиваться еще в ХУП в., получила полное экспериментальное подтверждение. Методом рентгеноструктурного анализа были измерены межатомные расстояния и определено положение атомов в кристаллах. При этом было установлено, что структура кристаллов является плотнейшей упаковкой соответствующих структурных единиц и определяется прежде всего размерами этих структурных единиц. Согласно правилу Гольдшмидта (1927 г.), строение кристалла определяется числом его структурных единиц (ионов), отношением их радиусов, а также их поляризационными свойствами. Усиленное изучение связи состава и свойств твердых веществ с их кристаллической структурой привело к формированию новой отрасли химии — кристаллохимии. Кристаллохимические исследования, среди которых выдающееся значение имели работы Л. Полинга, А. В. Шубникова, Н. В. Белова, А. И. Китайгородского, помогли глубже понять природу твердых веществ, раскрыть закономерности, управляющие образованием кристаллических структур, в том числе таких сложных, как структуры силикатов и алюмосиликатов. [c.166]

Методы исследования строения кристаллов [c.91]

РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ — метод исследования строения вещества, использующий дифракцию (рассеивание) рентгеновских лучей. Р. а. является основным методом определения структуры кристаллов. Метод основан на дифракции рентгеновских лучей частицами веществ, расположенными в пространстве кристалла. [c.214]

Методы исследования строения твердых тел. Рентгеновский и электронный анализы кристаллов [c.56]

Методы исследования строения твердых тел. Рентгеновский и электронный анализ кристаллов...................56 [c.386]

Во второй половине XIX в. химики начали устанавливать связь между свойствами веществ и предполагаемым строением их молекул, т. е. вполне определенным взаимным расположением атомов. Точная информация об атомном строении молекул и кристаллов многих веществ была получена в сравнительно недавнее время, примерно после 1913 г. Физики разработали много эффективных методов исследования строения веществ. Один из этих методов основан на интерпретации спектров веществ (рис. 19.6). Пламя, содержащее, например, пары воды, испускает свет, характерный для молекул воды такое излучение называют спектром водяного пара. Линии в спектре воды были определены экспериментально и интерпретированы было установлено, что оба атома Н в молекуле воды находятся на расстоянии 97 пм от атома кислорода. Было показано, кроме того, что два атома водорода не находятся на одной прямой с атомом кислорода молекула воды изогнута, причем угол, образуемый прямыми, соединяющими три атома, равен 105°. Спектроскопическими методами удалось определить как расстояние между атомами, так и углы между ними для многих простых молекул. [c.30]

Электронная микроскопия—метод исследования тонкой структуры вещества (частица размером 10 —10— с,м), основанный на применении электронного микроскопа. Электронография — метод исследования строения вещества, основанный на дифракции электрона. Применяется прп исследовании кристаллов, поверхностей различных тел, строения молекул и др. Исследование проводится на приборе электронографе. [c.157]

Более того, метод определения строения кристаллов оказался наиболее плодотворным из имеющихся в настоящее время способов исследования вещества в твердом состоянии. [c.470]

В этих трех последних главах рассматриваются методы исследования строения молекул и кристаллов. Такие методы делятся на три группы — дифракционные, спектроскопические и прочие. Каждой из этих групп посвящается по одной главе. [c.297]

Для того чтобы дифракция, вообще, имела место, все расстояния й должны быть того же порядка, что и длина волны используемого излучения. Для видимого света (X 10" см) такую решетку можно изготовить без особого труда. Использование дифракционных методов для исследования строения кристаллов или молекул основывается на том, что рентгеновские лучи или частицы с соответствующими скоростями имеют длины волн того же порядка, что и расстояния между атомами в молекулах и атомами и молекулами в кристаллах. [c.300]

Теория Лебедева [6] первоначально предназначалась для истолкования данных в области ЭПР. Однако согласие, которого мы достигли между результатами, полученными с помощью номограмм Лебедева, и результатами, полученными более прямыми методами, весьма обнадеживающее. Метод Лебедева может облегчить применение многообещающего метода исследования строения молекул и кристаллов, основанного на изучении анизотропии химического сдвига фтора. [c.365]

Развитие современной кристаллохимии приводит к все большему использованию структурных данных в общей химии. Кристаллохимия, устанавливая взаимное влияние химически однородных атомов при образовании химической связи в кристаллических соединениях, объясняет тем самым зависимость физикохимических свойств от структуры и связывает структуру с основным химическим свойством—реакционной способностью. Поэтому использование закономерностей кристаллохимии открывает эффективные пути синтеза химических соединений с любыми наперед заданными свойствами. В отличие от других физических методов исследования строения вещества, применение рентгенографического метода исследования атомной структуры кристаллов позволяет определять строение сложных соединений, создаваемых синтетической химией. [c.144]

Книга является научной монографией, в которой изложена современная теория химической связи, а также приведены физические методы исследования строения молекул и кристаллов. Книга предназначается для научных работников химиков и физиков, работающих в области строения вещества, а также для студентов старших курсов вузов. [c.2]

В монографии Паулинга читатель найдет современную теорию химической связи, которая пришла на смену прими-, тинным электростатическим и поляризационным представлениям. Паулингом создана теория направленных валентностей, резонанса гомеополярного и ионного состояний, резонанса валентных структур. Точка зрения Паулинга, рассматривающего химическую связь как наложение ковалентного и ионного состояний, является дальнейшим развитием квантово-механической теории валентности Гейтлера и Лондона. Вместе с тем Паулингу и его школе принадлежит большое количество существенных работ по применению физических методов исследования строения молекул и кристаллов (рентгенография кристаллов, электронография газовых молекул, магнетизм комплексов и т. д.). [c.3]

Для последних двух десятилетий характерно также чрезвычайно плодотворное проникновение в химию различных физических методов исследования. Применение рентгеновских лучей и электронов к исследованию строения кристаллов и жидких тел, исследование дипольных моментов молекул различных химических соединений, исследование инфракрасных и ультрафиолетовых спектров, широкое изучение спектров комбинационного рассеяния молекул, применение для изучения механизма различных химических процессов радиоактивных и нерадиоактивных изотопов, получившее название метода меченых атомов , и ряд других точных физических методов весьма сильно обогатили химию детальными сведениями о строении и свойствах микрочастиц, осуществляющих элементарные акты физико-химических превращений, т. е. атомов и молекул. [c.5]

ЧТО огромное разнообразие веществ растительного и животного происхождения образовано весьма небольшим числом химических элементов (углерод, водород, кислород, азот и некоторые другие). К тому же, при одинаковом составе вещества имеют разные свойства. Это означало, что свойства веществ зависят не только от состава, но и от структуры. Если при зарождении химии как науки главным направлением был химический анализ, то с появлением структурной химии — органический синтез. Сегодня структурная химия строится на квантовомеханических представлениях о химической связи, строении молекул и кристаллов, на методах исследования структуры веществ, изучении влияния структуры на свойства веществ и пр. [c.6]

ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ — метод исследования вещества, основанный на дифракции электронов. Э. применяется при исследовании кристаллов, поверхностей различных тел, строения молекул и др. Исследования проводятся иа приборе — электронографе. [c.290]

Важную часть этого раздела составляет учение об агрегатных состояниях вещества, в котором рассматриваются взаимодействия молекул в газах, жидкостях и кристаллах, а также свойства веществ в различных агрегатных состояниях. Разработка и широкое применение физических методов исследования веществ рентгеноструктурного, электронографического, электронномикроскопического, оптического и других методов позволило получить ценные данные о строении жидкостей, а также твердых тел, как в кристаллическом, так и в аморфном состояниях. [c.7]

Для исследования строения твердых тел применяются рентгеноструктурный, электронномикроскопический, кристаллооптический, металлографический, петрографический и другие методы. Особенно большое значение имеет рентгенографический и электронный анализы кристаллов. Рентгеновские лучи широко применяются для выяснения строения кристаллических решеток и их деформации под влиянием внешних воздействий. За последнее десятилетие метод рентгеновского анализа все с большим успехом применяется также для изучения строения жидкостей, для определения структуры молекул и расстояний между атомами в молекуле. [c.56]

Однако нельзя провести точную границу между ионной связью, основанной только на электростатическом взаимодействии, и ковалентной полярной связью и можно оценивать только степень ионности. Существующие методы физических исследований строения вещества позволяют установить распределение электронной плотности в кристаллах ионного типа, причем оказалось, что нет участков в кристалле, где бы плотность электронов была равна нулю. Это указывает на то, что помимо изолированных положительно и отрицательно заряженных ионов К и Р еще существует часть атомов К и Р, объединенных ковалентными полярными связями и соответствующими общими орбиталями. [c.84]

Исследования строения серы дифракционными методами демонстрируют как достижения, так и слабые стороны этих методов. Если бы сведения о строении молекул 8в в парах, кристаллах и разбавленных растворах отсутствовали, то правильный анализ кривых атомного распределения едва ли был бы возможен. На основании положения и площади первого изолированного максимума легко можно было бы прийти к неверному выводу о том, что жидкая сера состоит из молекул 83. [c.212]

Спектры ЭПР позволяют решить многие важные вопросы физики, химии и биологии. В частности, можно определить строение парамагнитных центров, их концентрацию, характер взаимодействия друг с другом и другими определяющими частИцами ЭПР можно применять для изучения вещества в любом агрегатном состоянии. Эти качества делают ЭПР уникальным методом исследования кинетики и механизма химических реакций, протекающих с участием парамагнитных частиц. В ионных кристаллах можно определить структуру энергетических уровней магнитных центров, тонкие детали строения кристаллической решетки и параметры, характеризующие кинетику намагничивания исследовать дефекты кристаллических решеток получить данные о свойствах электронов проводимости в металлах и полупроводниках и пр. [8, 9]. [c.377]

НЕЙТРОНОГРАФИЯ, совокупность методов исследования строения в-ва, основанных на изучении рассеяния в-вом тепловых ней1ронов. Сведения об атомной и магнитной структуре кристаллов получакл- из экспериментов по упругому рассеянию (дифракции) нейтронов ядрами и магн. моментами атомов (соотв. структурная н магнитная Н.), [c.371]

По нашему мнению, наиболее полные данные о макроструктуре кристалла можно получить с помощью дифракционной микрорентгенографии. Эти.м мечидом можно изучить с высокой степенью точности макроскопическое строение кристалла (размеры и разориентация блоков, плотность дислокаций и т. д.). Другие. методы также представляют значительный интерес для специальных исследований строения кристаллов и могут быть использованы для решения ряда отдельных вопросов. [c.314]

Келлером при исследовании строения кристаллов полиэтилена, полученных осаждением из разбавленных растворов методом переохлаждения. Эти кристаллы имели толщину около 100 А. Так как длина макромолекул значительно больше, чем толщина слоев в кристалле, то Келлер предположил , что молекулы образуют складки в кристаллах (складчатые макромолекулы). Эти представления были использованы Мэнли при исследовании структуры кристаллов целлюлозы и ее эфиров . В выделенных им кристал-.цах макромолекулы целлюлозы ориентированы перпендикулярно слоям. Толщина слоя составляет 180 А и соответствует наличию в одном слое всего 36 элементарных звеньев. Так как степень полимеризации триацетата целлюлозы или целлюлозы, из растворов которых были выделены кристаллы, значительно больше, то для объяснения этого расхождения Мэнли принял, что макромолекулы целлюлозы или триацетата целлюлозы в слоях согнуты (рис. 4) . Следовательно, наличие жестких (а не гибких, как для полиэтилена) макромолекул не является принципиальным препятствием для образования складчатой структуры. [c.41]

Чрезвычайно важный шаг в изучении белковых веществ был сделан в 1820 г. французским химиком Браконно (1771—1855 гг.). Показав, что все виды древесины под действием серной кислоты превращаются в сахар и камедь, Браконно решил таким же путем установить основу всех веществ животного происхождения, для чего начал изучать действие на эти вещества серной кислоты [105]. Кипячением в воде он превращал в желатину кожу, ткани, сухожилия, перепонки, хрящи и нервные сплетения. Одну часть такой желатины Браконно смешивал с двумя частями концентрированной серной кислоты и после 24-часового настаивания кипятил образовавшийся раствор в течение пяти часов, добавляя при этом небольшими порциями воду, образовавшуюся жидкость он нейтрализовал мелом, фильтровал и выпаривал. Полученный сироп Браконно выдерживал в течение месяца, после чего анализировал его и выпавшие при стоянии зернистые кристаллы , которые за сладкий вкус были названы им клеевым сахаром , а позднее гликокол-лом Эта работа была первым шагом в разработке специальных методов исследования строения белков. [c.21]

Существование длины волны и явлений интерференции типа, постулированного де Бройлем для электронов, было вскоре подтверждено экспериментально Девиссоном и Джермером и Томсоном, которые показали, что пучки электронов дифрагируют на кристаллах согласно точно таким же геометрическим законам, как и рентгеновские лучи с той же длиной волны. Аналогичные дифракционные эффекты наблюдались также в случае протонов, нейтронов и а-частиц во всех случаях наблюдаемая длина волны дается соотношением де Бройля (V). Экспериментальные трудности подтверждения справедливости этого соотношения для частиц, более тяжелых, чем атомы, настолько велики, что этого еще никогда не удавалось сделать, но есть все основания полагать, что соотношение де Бройля справедливо для всех частиц. Если бы мы могли построить достаточно тонкую дифракционную решетку, мы могли бы наблюдать дифракцию футбольных мячей, людей и планет. Дифракция электронов стала важным экспериментальным методом исследования строения молекул и поверхностей, а определение структур с помощью дифракции нейтронов находится сейчас в стадии успешного развития. [c.126]

Историю физической химии в XX веке нет возможности изложить в кратком очерке. Поэтому будет дана лишь обш,ая характеристика развития физической химии в XX веке. Если для XIX века было характерно изучение свойств веш,еств без учета структуры и свойств молекул, а также использование термодинамики, как основного теоретического метода, то в XX веке на первый план выступили исследования строения молекул и кристаллов и применение новых теоретических методов. Основываясь на крупнейших успехах физики в области строения атома и используя теоретические методы квантовой механики и статистической механики, а также новые экспериментальные методы (рентгеновский анализ, спектроскопия, масс-спектрометрия, магнитные методы и многие другие), физики и физико-хидшки добились больших успехов в изучении строения молекул и кристаллов и в познании природы химической связи и законов, управляющих ею. [c.15]

Рассмотренные в разделе методы исследования дают ценнейшую информацию о строении, электронных эффектах и передаче взаимного влияния групп в органических, элементорганических, неорганических и координационных соединениях. Как спектроскопия ЯКР, так и мессбауэровская спектроскопия оказались весьма полезными при изучении некоторых биохимических объектов и проблем, показана перспективность их применения в макромоле-кулярной химии. Получено много интересных эмпирических корреляций параметров, определяемых из спектров ЯКР и ЯГР, с другими физико-химическими характеристиками веществ. Оба метода позволяют исследовать структуру и динамику твердых фаз, фазовые переходы, подвижность молекул в кристаллах и многие другие проблемы. [c.131]

Исследование структуры кристаллов. Правильная форма кристаллов обусловлена упорядоченным расположением составляющих их частиц - атомов, ионов или молекул. Как указано выше, это расположение может быть представлено в виде кристаллической решетки - пространственного каркаса, образованного пересекающимися друг с другом плоскостями. В точках пересечения трех плоскостей (узлах решетки) лежат центры частиц, образующих кристалл. Такие представления о строении кристаллических тел высказывались давно многими исследователями, в частности М. В. Ломоносов использовал их для объяснения свойств селитры. Однако экспериментально исследовать внутреннюю структуру кристаллов удалось только в XX столетии, после того как в 1912 г. Лауэ, Фридрих и Книппинг (Германия) открыли явление дифракции рентгеновских лучей, на котором основан метод рентгеноструктурного анализа. [c.151]

Отмеченные обстоятельства требуют более глубокого, чем ранее, ознакомления студентов-химикрв с вопросами строения вещества на первом курсе вузов. С этой целью написана данная книга. В ней изложены современные представления о строении атомов, молекул, кристаллов и природе химической связи рассмотрены некоторые методы исследования структуры. При изложении методов структурного исследования основное внимание уделено газовой электронографии. Это сделано по двум причинам. Во-первых, электронография, использующая дифракцию электронов, на наш взгляд, является наиболее яркой иллюстрацией представления о волновых свойствах материальных частиц, лежащего в основе квантовой механики. Во-вторых, [c.3]

Химический функциональный анализ далеко не всегда позволяет однозначно установить структуру органических соединений. Некоторые группы дают сходные реакции. Иногда вещества в условиях определения оказываются неустойчивыми. Функциональный анализ не нозволяет судить о составе смесей, числе тех или иных групп и о макроструктуре вещества (простраиствеином строении, структуре кристаллов или жидкости, межмолекулярных взаимодействиях и т, п.). Вследствие этого существенную роль в исследовании строения и свойств соединений играют физико-химические, или инструментальные, методы анализа спектральные, электрохимические, хроматографические, радиометрические и др. Для установления структуры вещества чаще всего используют методы, основанные на взаимодействии вещества или смеси веществ, их растворов с различного вида излучениями. К ним относятся ультрафиолетовая, видимая, инфракрасная спектроскопия, метод люми-иесценцин, оптический и рентгеновский спектральный анализ, рефрактометрия, поляриметрия, метод ядерного магнитного резонанса. На взаимодействии с магнитным полем основан метод электронного парамагнитного резонанса, а последовательно с электрическим и магнитным — масс-спектрометрия. Некоторые из этих методов рассмотрены в посебии. [c.82]

Электронографический анализ. Как и рентгенографический анализ, этот метод основан на дифракции. В обычном электронографическом методе для облучения используюхся электроны, ускоренные до энергии 30—80 кэВ. В последнее время начинает развиваться электронография на электронах с энергией 400 кэВ. Для исследования строения самых внешних слоев твердого тела применяют медленные электроны с энергией 10—100 эВ. В связи с тем что длины волн для пучка электронов могут быть меньше, чем у рентгеновского излучения, электронографический анализ может применяться для исследования кристаллов значительно меньшего размера, исследуются также тонкие пленки, порошки, поверхностные слои массивных образцов. [c.209]

Бензол СбНб—простейший из огромного количества высоконенасыщенных циклических или полициклических углеводородов, химическое поведение которого отлично от поведения алкенов и носит название ароматичность . Строение бензола долгое время оставалось загадкой, которая сегодня полностью разрешена. Физические методы исследования (например, рентгеноструктурный анализ кристаллов бензола) показали, что молекула бензола представляет собой правильный плоский шестиугольник, образованный атомами углерода, каждый из которых связан с атомом водорода. Длины всех связей С—С в этой структуре равны. Симметричность молекулы бензола согласуется со многими исследованиями, где была установлена полная химическая эквивалентность всех атомов углерода (иными словами, для монозамещенных производных бензола не наблюдается изомерия положения заместителя). [c.47]

Дифракционные методы. В дифракционных методах исследования рентгеновское излучение, поток электронов или нейтронов взаимодействуют с атомами в молекулах, жидкостях или кристаллах. При этом исследуемое вешество играет роль дифракционной решетки. А длина волны рентгеновских квантов, электронов и нейтронов должна быть соизмерима с межатомными расстояниями в молекулах или между частицами в жидкостях и твердых телах. Сама же дифракция (закономерное чередование максимумов и минимумов) представляет собой результат интерференции волн. Она зависит от химического и кристаллохимического строения, следовательно, соответствует структуре исследуемого вещества. Поэтому есть принципиальная возможность для решения обратной задачи дифракции, т. е. установление структуры вещества по его дифракционной картине. Обратная задача дифракции для рентгеновского излучения, дифрагирующего в конденсированных средах, называется рентгеноструктурным анализом. Методы применения электронных и нейтронных пучков вместо рентгеновского излучения называются электронографией и нейтронографией соответственно. Общим для этих методов является анализ углового распределения интенсивности рассеянного рентгеновского излучения, нейтронов и электронов в результате взаимодействия с веществом. Но природа рассеяния рентгеновских квантов, нейтронов и электронов не одинакова. Рентгеновское излучение рассеивается электронами атомов, входящими в состав вещества. Нейтроны же рассеиваются атомными ядрами а электроны — электрическим полем ядер и электронных оболочек атомов. Интенсивность рассеяния электронов пропорциональна электростатическому потенциалу атомов. [c.195]

Изучение дифракции рентгеновских лучен на Кристаллах Привело к созданию метода исследования атомного строения кристаллов Методами рентгенострукт риого анализа уже успешно расшифрованы структуры большого числа кристаллов Методика определения структуры также детально разработана . [c.102]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология