Другие физические методы изучения электронного строения

ДРУГИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ [c.30]

Для изучения неустойчивых частиц, включенных. в твердые тела, могут быть применены спектроскопия, электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), измерения магнитной восприимчивости, калориметрия и другие физические методы. Наиболее эффективным для таких исследований оказался метод ЭПР, который дает возможность не только получить данные о природе и строении парамагнитных образований, к которым принадлежат некоторые ионы, атомы и радикалы, но и производить измерения количества этих частиц при разных условиях, в том числе в поле излучения. [c.329]

Как отмечалось ранее, на основании данных рентгеноскопии, электронной микроскопии и спектроскопических методов видно, что структуры в биологических мембранах аналогичны структурам дисперсий фосфолипидов ( модельных мембран ). Из табл. 25..3.4 следует, что зтк аналогии распространяются и на другие физические свойства этих двух систем и оправдывают изучение модельных мембран для понимания строения биологических мембран. Основное различие между модельными и биологическими мембранами заключается в их проницаемости (см. табл. 25.3.4). Множество [c.114]

Внутримолекулярные факторы, влияющие на характеристические частоты групп. В настоящее время некоторые факторы, действующие внутри молекулы и влияющие на характеристические частоты групп, довольно хорошо изучены. Понимание их предполагает более глубокое знание молекулярной структуры, чем это выражается условными химическими символами. Всякое небольшое изменение в молекуле, в общем ли ее строении или в распределении электронов, отражается в некоторой степени на инфракрасном спектре, причем довольно часто на нескольких характеристических частотах групп. Другие спектральные методы (см. разд. 3.3 и 5.8) тоже отражают действие этих факторов, но иначе, и, следовательно, наибольший интерес представляет изучение проблемы несколькими физическими методами. [c.144]

В последнее время достигнут значительный прогресс в изучении кристаллической структуры дисперсных минералов. Развитие теории и техники рентгенографического и электронно-микроскопического анализов, применение ИК-спект-роскопии и других современных физических методов для решения структурных задач позволило кристаллографам выяснить не только основные закономерности строения кристаллической решетки дисперсных минералов, но и установить ряд тонких особенностей в их структуре. Многочисленные исследования в области структурной кристаллографии глин подытожены в нескольких монографиях и специальных сборниках [1—6]. В основном этому вопросу были посвящены состоявшиеся в 1963 и в 1966 гг. Международные конференции по глинам и глинистым минералам [1, 8]. [c.67]

Последние два десятилетия ознаменовались большими успехами химии координационных соединений. В течение ряда лет после работ Альфреда Вернера развитие этого направления химической науки протекало сравнительно медленно затем интерес к химии координационных соединений постепенно начал все более возрастать, причем некоторые теоретические представления и методы исследования претерпели существенное изменение. Ранее основные усилия были направлены на увеличение числа полученных комплексных соединений и на изучение их строения и свойств главным образом химическими методами наряду с привлечением ограниченного числа физических методов, например измерения электропроводности водных растворов. Однако в последнее время фундаментальные исследования в области неорганической химии, связанные с работами по использованию атомной энергии, стимулировали интерес к координационной химии, поскольку большинство соединений переходных элементов, по крайней мере в водных растворах, являются комплексными кроме того, стало совершенно очевидным, что эта область представляет широкое поле ДЛЯ исследований, результаты которых могут найти применение в прикладной, аналитической и фармацевтической химии. Современное развитие координационной химии обусловлено двумя основными обстоятельствами, которые предшествовали работам по использованию атомной энергии. Речь идет о развитии квантовой механики и применении новых физических методов для изучения неорганических комплексных соединений. Эти две области развивались постепенно и взаимно дополняли друг друга. Специалисты по квантовой механике смогли связать стереохимию неорганических соединений с электронной конфигурацией атомов, но в большинстве случаев они вынуждены ограничиваться чисто качественными предсказаниями, а часто—указанием на формы, которые можно было бы приписать той или иной молекуле. Дальнейшее уточнение вопроса о форме молекулы часто может быть проведено на основе рассмотрения физических свойств вещества— [c.245]

Физические основы фотоэлектронного, рентгеноэлектронного и рентгеноспектрального методов и их применение для изучения валентных уровней. Энергии ионизации и другие характеристики валентных уровней для более чем двухсот свободных молекул и изолированных групп в кристаллах зонная структура соединений типа А"В - (п=1—4), а также окислов переходных и непереходных элементов. Анализ закономерностей электронного строения неорганических соединений. [c.4]

Излагаются физические основы фотоэлектронного, рентгеноэлектронного и рентгеноспектрального методов и их применение для изучения валентных уровней. Приведены энергии ионизации и другие характеристики валентных уровней для более чем двухсот свободных молекул и изолированных групп в кристаллах, рассмотрена зонная структура нескольких десятков соединений типа А В " ( =1—4), а также окислов переходных и непереходных элементов. Рассмотрены вопросы сравнения экспериментальных данных с расчетами. Проанализированы закономерности электронного строения неорганических соединений. [c.178]

Свойства целлюлозы определяются не только строением ее отдельных цепных молекул, но и взаимным их расположением, т. е. надмолекулярной и морфологической структурой волокна. Изучение строения целлюлозного волокна в основном при помощи физических методов исследования (метода двойного лучепреломления, микроскопии и электронной микроскопии, инфракрасной спектроскопии, рентгенографии и электронографии) привело к созданию теории ориентированного (аморфно-кри-сталлического) строения целлюлозы. В клеточных стенках древесины целлюлоза находится в виде тончайших волоконцев — целлюлозных микрофибрилл. Длинные цепные молекулы целлюлозы проходят вдоль микрофибрилл на ряде участков ориентированно (т. е. параллельно друг другу и на близких расстояниях), а на ряде других участков их ориентация менее совершенна. Участки целлюлозы, в которых существует совершенный порядок в трех пространственных направлениях (т. е. совершенная ориентация), называют ориентированными участками, кристаллитами, или мицеллами (в современном понимании). Длина этих участков около 500—600 А, ширина 50— 100 А. Участки, в которых совершенный порядок отсутствует и сохраняется лишь общая продольная направленность цепей, называются неориентированными, или аморфными (рис. 35). Ориентация цепей в кристаллитах поддерживается за счет сил межмолекулярного взаимодействия — сил Ван-дер-Ваальса и, [c.67]

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]

Физические методы исследования приобретают все большее применение при изучении высокомолекулярных соединений. О таких методах, как определение удельного веса и коэффициента преломления, широко используемых для идентификации и определения чистоты полимеров, мы уже говорили ранее. Однако эти методы не могут быть использованы дJ[я более глубокого изучения полимеров и, в частности, для установления их строения. Эти задачи могут успешно решаться при помощи методов, использующих различные излучения. Такими методами являются, с одной стороны, спектроскопические методы, использующие излучения с различной длиной волны, начиная от инфракрасных лучей до ультрафиолетовых, и, с другой стороны, использование отражения от кристаллической решетки полимера рентгеновских, электронных и иных лучей. [c.161]

Таким блистательным выглядело уже младенчество спектрального анализа. В XX в. его возможности необычайно расширились. Он стал методом не только качественного, но и количественного анализа, методом определения атомного и молекулярного состава веществ. На основании изучения спектров судят теперь о физическом строении небесных светил и их отдаленности от нас, определяют яркость звезд, температуру их поверхности, плотность звездной атмосферы и многое другое. Но, пожалуй, наиболее глубокое и важное применение нашел спектральный анализ в исследовании тончайших деталей в строении электронных оболочек атомов, в познании законов микромира. [c.56]

Приведенные мною примеры указывают на плодотворность применения метода изучения электронной плотности к проблеме исследования природы химической связи. Представление строения молекул органических соединений, так же как и других объектов, в виде распределения электронной плотности позволяет рассматривать молекулу как единое целое в соответствии с теорией химического строения Бутлерова, который говорил Исходя от мысли, что каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в образовании этого последнего и действует здесь определенным количеством принадлежащей ему химической силы (сродства), я называю химическим строением распределение действия этой силы, вследствие которого химические атомы, посредственно или непосредственно влияя друг на друга, соединяются в химическую частицу (А. М. Бутлеров. Избр. работы по органической химии. Изд. АН СССР, 1951, стр. 71—72). Согласно современным представлениям, химические силы обусловлены валентными электронами атомов, и, следовательно, изучение распределения электронной плотности является основной задачей современного развития теории химического строения как органических, так и других соединений. В настоящее время еще очень мало внимания уделяется прямому определению (при помощи эксперимента) распределения электронной плотности. Работа эта в экспериментальном отношении очень сложная и требует значительных усилий от исследователя, но большое значение полученных этим методом результатов требует значительного расширения работ по определению электронной плотностн. Совокупное применение синтеза, изучения химических и физических свойств и определения электронной плотности, несомненно, будет способствовать дальнейшему развитию теории химического строения Бутлерова. [c.196]

Ряд особенностей тонкой структуры органических соединений — изгибание цепейг и параллельное расположение их в молекулах — дает возможность установить изучение парахоров веществ благодаря новому методу вычисления парахоров, предложенному в 1941—1945 гг. Гиблингом [ ]. В работах Б. А. Арбузова с В. С. Виногра- довой [ 7] и Л. М. Гужавиной [8,8] на ряде примеров было убедительно показано,-что выводы о тонкой структуре органических веществ, сделанные на основании изучения их парахоров, совпадают с данными других физических методов исследования (вискозиметрии, спектров комбинационного рассеяния света, рентгенографии,, диффракции электронов и т. д.). После этих работ парахор стал одним из удобнейших критериев для изучения строения органических веществ. [c.223]

Изучение структуры полимеров может осуществляться различными физическими методами, в том числе методом электронной микроскопии, который позволяет оценивать некоторые особенности надмолекулярного строения полимеров в диапазоне размеров от нескольких десятков ангстрем до сотен микрон. Электронная микроскопия обычно применяется в совокупности с другими методами исследований, такими, как оптическая микроскопия, дифракция рентгеновых лучей и электронография. [c.109]

Современная неорганическая химия состоит из многих самостоятельных разделов, например химии комплексных соединений, химии неорганических полимеров, химии полупроводников, металлохимии, физико-химического анализа, химии редких металлов, радиохимии и т. п. Неорганическая химия давно перешагнула стадию описательной науки и в настоящее время переживает свое второе рождение в результате широкого привлечения квантовохимических методов, зонной модели энергетического спектра электронов, открытия валентнохимических соединений благородных газов, целенаправленного синтеза материалов с особыми физическими и химическими свойствами. На основе глубокого изучения зависимости между химическим строением и свойствами она успешно решает главную задачу создание новых неорганических веи еств с заданными свойствами. Неорганическая химия, как и любая естественная наука, руководствуется методологией диалектического материализма, следовательно, опирается на ленинскую теорию отражения От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике... . Живое созерцание осуществляется, как правило, при помощи эксперимента — наблюдения явлений в искусственно созданных условиях. Из экспериментальных методов важнейшим является метод химических реакций. Химические реакции — превращение одних веществ в другие путем изменения состава и химического строения. Во-первых, химические реакции дают возможность исследовать химические свойства вещества. Аналитическая химия использует химические реакции для установления качественного и количественного состава вещества. Кроме того, но химическим реакциям исследуемого вещества можно косвенно судить о его химическом строении. Прямые же методы установления химического строения в большинстве своем основаны на использовании физических явлений. Во-вторых, на основе химических реакций осуществляется неорганический синтез. За последнее время неорганический синтез достиг большого успеха, особенно в получении особочистых соединений в виде монокристаллов. Этому способствовало применение высоких температур и давлений, глубокого вакуума, внедрение бесконтейнерных способов синтеза и т. п. [c.7]

Неорганическая химия давно перешагнула стадию описательной науки и в настоящее время переживает свое "второе рождение" в результате широкого привлечения квантово-химических методов, зонной модели энергетического спектра электронов, открытия валентно-химических соединений благородных газов, целенаправленного синтеза материалов с особыми физическими и химическими свойствами. На основе глубокого изучения зависимости между химическим строением и свойствами она успешно решает главную задачу — создание новых неорганических веществ с заданными свогютвами. Из экспериментальных методов химии важнейшим является метод химических реакций. Химические реакции — превращение одних веществ в другие путем изменения состава и химического ст(юения. Во-первых, химические реакции дают возможность исследовать химические свойства вещества. Кроме того, по химическим реакциям исследуемого вещества можно косвенно судить о его химическом строении. Прямые же методы установления химического строения в большинстве своем основаны на исполь зо-вании физических явлений. Во-вторых, на основе химических реакций осуществляется неорганический синтез. За последнее время неорганический синтез дос- [c.6]

Все возрастающее значение физических методов исследования в неорганической химии — в настоящее время общепризнанный факт. Сейчас почти ни одна работа по синтезу новых неорганических соединений не обходится без изучения таких свойств полученных веществ, как их электронные и колебательные спектры, магнетизм, электронный парамагнитный, ядерный магнитный или квадруполь-ный резонанс и т. п. Постоянно растет число примеров, когда строение молекул устанавливается не только на основании химических данных, но и с помощью прямых физических методов (дифракционных или каких-либо других). Этим определяется появление большого числа книг, посвященных физическим методам исследования или физическим свойствам неорганических соединений. Вслед за появившейся сравнительно недавно книгой Драго Физические методы в неорганической химии [1 ] в Англии вышла еще одна книга под тем же названием, состоящая из ряда статей, написанных разными авторами — специалистами по отдельным физическим методам, под общей редакцией Дэя и Хилла и книга Новые пути неорганической химии под редакцией Эбсуорта, Меддока и Шарпа, в которой также существенная часть объема уделяется физическим свойствам неорганических соединений. Обе последние книги отличаются от книги Драго и других аналогичных книг прежде всего тем, что в них наряду с методами, по которым имеется достаточная монографическая или обзорная литература, представлены и те методы, которые начинают развиваться только в последнее время и пока мало известны химикам-неорганикам или просто еще недостаточно используются. С другой стороны, эти книги включают отдельные главы, посвященные более строгому определению некоторых понятий, уже широко (но часто без должного анализа и обоснования) применяемых в неорганической химии в связи с исследованиями соответствующих физических свойств. [c.5]

Обратимся теперь к современной стереохимии. Рассмотрим в первую очередь ее, если можно так сказать, параметрический аспект. Методы изучения геометрии молекул дали очень много материала по межатомным расстояниям и валентным углам. В связи с этим появились феноменологические обобщения этого материала при помощи эмпирических формул, путем установления зависимостей между этими параметрами и типами и подтипами связей, а также посредством аддитивных схем, построенных на понятиях ковалентного и вандерваальсова радиуса. Те же физические методы исследования позволили установить, например, и строение наиболее устойчивых поворотных изомеров, обусловленных существованием потенциалов торможения вокруг простой С — С- связи, и даже величину этих потенциалов. С другой стороны, те же методы вместе с совокупностью данных, полученных химическими способами исследования, позволили далеко продвинуть вперед учение о конформациях циклогексана, его производных и других алициклов и подготовить почву для введения конформационного анализа, занимающегося изучением Зависимости свойств молекул от строения преимущественных конформаций. Далее, было установлено искажение требуемого классическими или даже электронными теориями копланарного строения многих типов соединений. Сюда относится отступление от копланарности алициклов — циклобутана и циклопентана — и молекул с сопряженной системой связей, причем характер такого искажения,например,в случае дифенила,бензфенантрена,гексаметилбензола и их аналогов неодинаков и обусловлен игрой различных структурных факторов. Характерной чертой, в буквальном смысле слова, современной стереохимии является также изучение пространственного строения органических радикалов и ионов, а также, хотя и в меньшей степени — здесь больше гипотез, и переходных комплексов. [c.353]

В настоящем обзоре излагаются физические основы фото-, рентгеноэлектронной и рентгеновской спектроскопии, необходимые для понимания различных аспектов применения методов к изучению валентных электронных уровней. Рассмотрены вопрос о сравнении экспериментальных данных с расчетами и степень достоверности различных методов расчета. Приведены энергии ионизации и другие характеристики уровней для более чем двухсот свободных молекул и изолированных групп в кристаллах. Опубликованный к настоящему времени материал в этой области столь велик, что заведомо исключает охват всех исследованных соединений. В рамках настоящего обзора рассмотрены данные для простых и комплексных неорганических соединений и примыкающих к ним простых органических и элементоорганических молекул. В обзор включены также данные по зонной структуре нескольких десятков соединений типаЛ"5 (п=1,2,3,4), а также окислов переходных и непереходных металлов. Совместное рассмотрение свободных молекул и твердых тел диктуется не только совпадением применяемых физических методов, но и единством самой природы химической связи, что выражается в наличии общих закономерностей. В последней главе обзора рассмотрены степень участия различных атомных орбиталей в образовании химической связи, взаимосвязь атомных и молекулярных орбитальных энергий, изменения электронного строения в ряду изо-электронных и изовалентных соединений. [c.6]

Одни лишь дифракционные исследования (рентгеновских, электронных и нейтронных лучей), как подчеркнул А. А. Лебедев [4, стр. 7], [34], недостаточны для выявления особенностей строения стекол. Их следует дополнить другими физическими и химическими методами. Подобное комплексное изучение структуры позволило вскрыть многие структурные особенности стекла, выявить существование областей микроупорядоченности и тем самым подтвердить основную мысль микрокристаллитной теории. [c.83]

При обобщении знаний учащихся о структуре веществ весьма эффективно использование наложений графопособий для характеристики геометрии и пространственного строения молекул (например, молекул фтороводорода и воды, воды и аммиака, аммиака и метана). При изучении типов гибридизации электронных орбиталей метод наложения позволяет проследить последовательность изменения энергий связей, форм электронных облаков, величин валентных углов и т. д., что обеспечивает более целенаправленное понимание теоретических вопросов. Новые возможности открывают прием, обратный наложению,— снятие транспарантов, что позволяет выделить детали, укрупнить их, освободив фон от других частей изображения. Так, в обучении химии снятие дает возможность выделить формулы веществ в уравнениях реакций, тепловые эффекты реакций, показать закономерность изменения свойств, физических констант и т. д. [c.130]

В- последние годы внимание и научных и инженерно-технических работников все больше привлекают материалы на основе карбидов и нитридов переходных металлов 1Уа и Уа подгрупп. Это неудивительно, так как рассматриваемые соединения обладают уникальными механическими и термическими свойствами (исключительно высокие твердость, износоустойчивость, тугоплавкость, пластичность при высоких температурах и т. д.), а также специфическими магнитными и электрическими (в частности, сверхпроводящими) хграктеристиками. Кроме того, простота строения, широкие концентрационные пределы гомогенности, однотипность межатомных связей, образование взаимных твердых растворов, а также известная локализация связей делают карбиды и нитриды весьма удобными моделями для проверки и развития существующих методов описания и расчета электронных спектров кристаллов, а также для разработки путей направленного регулирования их служебных характеристик. Именно поэтому в периодической литературе публикуется так много работ, посвященных изучению их физических, физико-химических, механических и других свойств. [c.5]

Изучение физических свойств органических веществ, начиная с двадцатых годов, приобретает все большее значение. Достаточно назвать определение строения кристаллических решеток по дифракции рентгеновских лучей или строени молекул в парах по дифракции электронов. То и другое позволило определить межатомные расстояния и углы между связями, то есть выяснить основные параметры структуры большого числа органических и неорганических молекул. Исследование дипольных моментов дало возможность установить распределение электронных зарядов в молекулах, решить вопрос об их симметрии или асимметрии и определить электронную характеристику важнейших атомных групп. Выдающееся значение в качестве вспомогательных методов установления тонкой структуры приобрели спектры поглощения в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях. [c.8]