Применение физическ(х методов для установления строения

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]

Для установления формул химического строения простейших неорганических соединений необходимо было такое же последовательное проведение принципов классической теории химического строения, какое имело место в органической химии. Но как раз эта последовательность в применении к более сложным неорганическим соединениям, известным тогда под названием молекулярных, а позднее комплексных, оказалась несостоятельной. Как мы уже говорили в первом разделе, для объяснения существования веществ, не возможных с точки зрения учения о постоянной атомности, Кекуле выдвинул гипотезу, что они представляют собой относительно лабильные соприлегания настоящих химических молекул. Однако вскоре обнаружилось, что эти соединения по всем своим физическим и химическим признакам подобны атомным соединениям , хотя и отличаются иногда некоторым своеобразием. Именно для молекулярных соединений известны были многочисленные случаи изомерии, которые требовали своего объяснения, как это было раньше в органической химии. Молекулярные соединения часто обладают настолько прочнылш связями, что на них, так же как на органические соединения, можно было распространить принцип наименьшего изменения строения во время реакций. Это делало возможным изучение их методами, вырабо-таннылш в органической химии. [c.226]

Применение ЯМР-спектроскопии не ограничивается установлением или же подтверждением химического строения молекул. ЯМР дает возможность решать ряд проблем стереохимии, количественного анализа смесей, кинетики и механизмов быстрых химических реакций, в том числе протонного обмена, таутомерных превращений и другие вопросы. Целые разделы органической и неорганической химии обязаны своим стремительным развитием именно применению спектроскопии ЯМР- Данные спектров ЯМР считаются такими же надежными критериями в оценке структуры, в распознавании и отождествлении химических соединений, как и сведения других физических методов исследования. [c.10]

Первые физические методы установления строения вещества возникли в 1912 г. с началом применения дифракции рентгеновского излучения для структурного анализа. В настоящее время для исследования химического и кристаллохимического строения веществ применяются дифракционные, спектроскопические, резонансные и другие физические методы. Многие из этих методов дают возможность получать информацию о более тонких вопросах химического и кристаллохимического строения вещества распределении электронной плотности и степени ионности связи, эффективных зарядах атомов, валентных состояниях атомов химических элементов, входящих в соединение, и т. п. Кроме того, физические методы принципиально отличаются от химических тем, что они являются неразрушающими, т. е. в процессе исследования химическое и кристаллохимическое строение вещества не изменяется. [c.173]

Определение физических свойств химических соединений имеет значение в первую очередь для их открытия и характеристики в целях их практического (актуального или потенциального) применения. Далее, физические свойства органических соединений все чаще и с ббльшим успехом применяются для установления их строения. Обычный, основной метод органической химии определения строения молекул основывается на химических превращениях веществ. Физические методы, вообще говоря, подтверждают результаты химического исследовапия и, кроме того, дают сведения о строении молекул, совершенно иного характера, чем те, которые можно получить при помощи химического метода. [c.83]

В первые годы после этого открытия метод ЭПР применялся в основном физиками для решения частных физических задач. В конце сороковых годов этот метод начал с успехом применяться для исследования тонких деталей электронной структуры парамагнитных ионов в кристаллических решетках разной симметрии. С начала пятидесятых годов началось бурное применение метода ЭПР к решению химических задач. Это связано с тем, что для современной химии имеет чрезвычайно большое значение выяснение структуры и химических свойств парамагнитных частиц, принимающих участие в сложных химических процессах. Это, с одной стороны, парамагнитные ионы металлов переходных групп периодической системы, являющиеся активными центрами огромного числа различных гетерогенных катализаторов и входящие в состав различных металлоорганических комплексов, определяющих активность сложных органических катализаторов, в том числе большинства биологических ферментов. С другой стороны, детальное исследование огромного числа сложных химических реакций в газовой и жидкой фазах, в том числе фотохимических, радиационно-химических и биохимических процессов, привело к представлению о чрезвычайно большой распространенности в химии свободно-радикальных и цепных механизмов. В большинстве случаев, и особенно в случае быстрых процессов, заключение о радикальном характере того или иного процесса в связи с трудностями непосредственного обнаружения, измерения концентраций и установления строения свободных радикалов основывалось на косвенных кинетических данных. Как будет показано ниже, метод ЭПР позволил подойти к решению обеих проблем, которые можно объединить [c.7]

Детальное раздельное исследование зависимости физических и химических свойств высокомолекулярных компонентов нефти (углеводородов, смол и асфальтенов) от их элементного состава и химического строения позволит, несомненно, решить, наконец, такую важную для здравоохранения и до сих нор не решенную проблему, как установление ответственных за канцерогенную активность нефтей и нефтепродуктов структурных звеньев и атомных группировок в молекулах компонентов нефти. По литературным данным, канцерогенность нефтепродуктов связывается с по-ликонденсированными ароматическими структурами углеводородов и их производных. С этой точки зрения тяжелые нефтяные остатки, в которых все основные компоненты характеризуются именно такой структурой, представляются особенно интересным объектом для исследования. Твердо установлено, что остатки переработки нефти методами пиролиза и каталитического крекинга — остатки с наиболее богатым содержанием конденсированных ароматических углеводородов, характеризуются особенно высокой канцерогенностью. Экспериментально доказано, что канцерогенность этих нефтяных остатков резко снижается или исчезает совсем, если подвергнуть их гидрированию или окислению в присутствии небольших концентраций озона. Снижение канцерогенности в гидрированных нефтепродуктах — это дополнительный довод в пользу применения гидрогенизационных методов переработки тяжелых остатков [31—35]. [c.263]

Наряду с разнообразными физическими методами исследования строения и свойств свободных радикалов для решения некоторых из этих задач в начале 40-х годов начали применяться совершенно новые кинетические приемы, основанные на детальном понимании химического механизма процессов, происходящих при участии свободных радикалов. В основе этих методов лежит то обстоятельство, что небольшое число формальных кинетических характеристик сложной системы (порядок реакции, эффективное значение энергии активации, действие ускоряющих и тормозящ-их добавок и т. п.) часто позволяет отобрать из огромного количества возможных элементарных стадий сравнительно небольшое число и даже оценить константы скоростей некоторых из них. Для процессов, протекающих по радикальному механизму, это дает возможность определить значение констант для некоторых элементарных радикальных реакций. Хотя надо иметь в виду, что полагаться на эти данные можно только в меру надежности установления механизма сложного процесса, применение кинетических методов позволило получить очень существенные результаты, которые в ряде случаев были подтверждены впоследствии прямыми методами. В качестве примера мы опишем кинетические приемы определения констант скоростей реакций алкиль- [c.17]

Основными задачами теории, описывающей вязкоупругое поведение полимеров, является установление зависимости этих параметров от частоты и температуры, а также зависимости от химического строения и физической структуры. Существует несколько способов описания вязкоупругих свойств полимеров [1]. Одни из них основаны на использовании механических или электрических моделей, т. е. на применении методов электромеханической аналогии, другие — на использовании уравнений последействия Больцмана — Вольтерры [2, 3]. Один из возможных способов описания вязкоупругого поведения полимеров основан на теории упругости и некоторых представлениях термодинамики необратимых процессов [4]. [c.238]

В таких случаях на помощь химическим методам, применение которых всегда связано с более или менее глубокими изменениями в строении молекул, в качестве ценного дополнения приходят физические методы определения строения. Применение этих методов не вызывает изменения структуры молекул исследуемого вещества. При применении физических методов пользуются в первую очередь данными, полученными чисто эмпирическим пУтем в результате изучения физических свойств соединений, строение которых точно установлено химическим путем. Таким образом, накапливается обширный фактический материал эмпирического характера, который можно привлекать в отдельных случаях, когда химический метод оказывается неприменимым. Такие приемы ранее неоднократно использовались. В качестве примера можно привести установление строения лабильных аллилгалогенидов (т. I, стр. 300). Возникает ли сначала третичный или же первичный бромид при присоединении бромистого водорода к изопрену [c.7]

Современная стереохимия включает в себя, конечно, основные идеи и достижения классической стереохимии, но отличается от последней главным образом в двух отношениях. В современной стереохимии широко применяются разнообразные экспериментальные физические методы исследования пространственного строения молекул, что позволило превратить исходные положения классической стереохимии из гипотез, которые ранее, как будет видно из следующей главы, подвергались многочисленным попыткам пересмотра, в твердо установленные истины. Эти же методы позволили превратить классическую стереохимию из науки по существу качественной (если не считать соображений о валентных углах, подсказываемых моделью углеродного тетраэдра) в количественную, оперирующую более или менее надежными данными о геометрических параметрах молекул. Второе отличие современной стереохимии от классической связано с разработкой, после создания квантовой химии, учения о природе химической связи, а следовательно, с подведением под стереохимию фундамента в виде физической теории. В результате современная стереохимия может более тонко и точно описать пространственное строение органических соединений. Характеристике того нового, что внесло в стереохимию применение современных методов экспериментальной и теоретической физики, будут посвящены [c.67]

Перейдем теперь к принципам, относящимся к применению физико-химических и физических методов для установления строения органических соединений. [c.297]

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]

Исследование эксплуатационных свойств изделий из фенопластов и изучение влияния режимов их переработки на свойства этих полимеров, проводимые в НИИПМ , являются продолжением работ довоенного периода Подтверждено влияние режимов переработки на свойства изделий . Установлена однозначная зависимость между электропроводностью и диэлектрическими потерями на стадии отверждения смол и содержанием влаги в материале, градиентом летучих и внутренним напряжением между электропроводностью и электрической прочностью Разработан новый метод и прибор для определения твердости пластмасс по глубине погружения шарика, измеряемой относительно верхнего уровня образца в котором на точность результатов измерения не влияет ни толщина образца (до 3 мм), ни шероховатость его поверхности. Для установления связи между физическими свойствами и строением полимерных соединений, рецептурными изменениями композиции и режимами изготовления материала разработан новый прибор — эластометр, который дает возможность проводить испытания, невыполнимые на существующих машинах Эластометр применен для исследования процесса ноликонденсации метилолполиамидных смол путем измерения структурно-механических показателей пленок. В результате измерений получены необходимые данные для управления процессом изготовления пленки с заданными свойствами. [c.293]

Мотивируя появление настоящей книги, Драго в своем предисловии к ней отмечает огромную роль физических методов в современной неорганической химии. На наш взгляд, в настоящее время в этом уже нет необходимости, поскольку важность физикохимических исследований для установления строения неорганических соединений и их свойств сейчас совершенно очевидна. Однако встает другой вопрос — какая именно книга по физическим методам в неорганической химии наиболее актуальна По большинству физических методов имеются монографии, предназначенные для специалистов, работающих в данной области (например, в области электронного парамагнитного или ядерного магнитного резонанса, колебательных спектров и т. п.), так что лица, посвятившие себя непосредственному применению и развитию таких методов, в какой-то мере обеспечены необходимой литературой. Но такие книги, как правило, довольно трудны, содержат много деталей, касающихся теории методов и проведения экспериментов, и велики по объему. Все это делает их мало доступными для другого круга читателей, в частности для химиков-неоргаников, главной целью которых является не непосредственное применение всех физических методов, а умелое использование уже готовых результатов, полученных такими методами. Для этого необходимо, не становясь профессионалом, представлять себе возможности каждого метода и его ограничения, а также уметь относиться критически к выводам, основанным на результатах подобных исследований. Именно на такого- читателя ориентирована книга Драго, и в этом, по нашему мнению, ее главное достоинство. [c.5]

Дальнейшее развитие науки о высокомолекулярных соединениях происходило без острых разногласий. Установление основных принципов строения макромолекул, широкий промьппленный синтез и переработка синтетических и природных полимеров стимулировали бурное развитие пауки о полимерах. Сложность строения, особенности химических, физических, механических и других свойств полимеров потребовали применения новейших статистических, физических и разнообразных физико-химических методов для исследования полимеров. Поэтому уже в 40-х годах XX в. наука о высокомолекулярных соединениях сложилась как комплексная стыковая область, в которой успешно и плодотворно сотрудничали математики, физики, механики, химики, биологи и технологи. [c.8]

Можно считать установленным, что специфичность групповых веществ связана с углеводной частью молекулы, точнее определенными нередуцирующими углеводными остатками. В выяснении этого вопроса особенно большую роль сыграло применение иммунологического метода — торможения при помощи моно- и олигосахаридов известного строения реакции специфического гликопротеина данной группы крови со специ-физической антисывороткой (стр. 9). [c.241]

Известным препятствием на пути определения предмета химии через химическую связь является, как заметил Я. И. Герасимов, еще недостаточно полное знание последней. Это, кстати сказать, также иногда служит одной из причин попыток сведения химических явлений к физическим. Однако сама идея подойти к определению химии через химическую связь открывает, видимо, путь к выяснению одного из существеннейших моментов современной химии — связи и качественного отличия физических и химических явлений. Поскольку именно в процессе образования химических связей, в результате взаимодействия электронов осуществляется переход одной формы движения в другую, возможность подойти к определению предмета химии через химическую связь открывается ныне установлением факта совершенно несомненной зависимости строения вещества, его свойств, реакционной способности от типа и характера связи. Убедительное доказательство этому представляет развитие и широкое применение в химии таких новейших методов исследования, как ИК-спектроскопия, ЯМР, масс-спектроскопия. [c.40]

Микроозонолиз с разложением продуктов ТФФ и разделением их ГЖХ, несмотря на широкое применение физических методов исследования для характеристики структуры каучуков, является в настоящее время основным методом при установлении химического строения различных синтетических каучуков, потому что только этим методом можно определить порядок распределения звеньев в макромолекулах, а также характер разветвлений и сшиваний. [c.37]

Органическая хнмпя в наши дни бурно развивается. Число органических соединений ежегодно увеличивается на несколько сот тысяч. Химики открывают все новые реакции, совершенствуют уже известные методы синтеза. Быстрому развитгпо органической химии способствует широкое применение новейших физических методов как для разделения сложных с.месей веществ, так и для анализа органических соединений, установления их строения, изучения механизмов реакций органических соединений. Ь а базе синтетической органической химии выросли и стали самостоятельными разделами теоретическая органическая химия (физическая органическая химия, квантовая органическая химия, стереохимия), органический анализ, биоорганическая химия и др. [c.7]

Быстрое развитие фундаментальных представлений о механизмах реакций также дает возможность установления ряда полезных критериев, касаюшдхся тонких деталей строения и свойств природных соединений, дополняя тем самым целый ряд современных физических методов исследования. Поскольку физическим методам посвящены специальные главы книги I, то в этой главе речь будет идти исключительно о химических методах установления конформации и конфигурации. Тем не менее должно быть ясно, что почти каждое исследование требует применения разумного сочетания химических и физических методов. Обширность материала и ограниченность места не позволяют сделать 0ТОТ обзор исчерпывающим. Поэтому упор делается на изложение основных принципов, нашедших достаточно широкое применение. Естественно, что из-за этого значительную часть интересного материала приходится опустить, иногда с риском проявить необъективность. [c.530]

Физические и физико-химические методы анализа основаны на использовании физических и физико-химических свойств анализируемых веществ. Например, для определения элементарного состава и установления строения некоторых кремнийорганических соединений, получаемых путем гидролитического расщепления и конденсации алкил- и арилгалоген-, амино- и алкоксисиланов, обычные методы анализа оказываются непригодными, а применение физико-химических методов дает удовлетворительные результаты. [c.37]

Материал, положенный в основу данного обзора, тщательно подобран с точки зрения практической ценности для химика-органика, интересующегося применением методов ЯМР-спектроскопии к проблемам строения органических ч оединений. Некоторые области ЯМР не получили в обзоре освещения к их числу относятся проблемы ЯМР-спектроскопии твердых тел. Основное внимание уделено протонному резонансу, и лишь вкратце изложены результаты обширных исследований резонансов других ядер со спином /2 или ядер, обладающих квадру-польным моментом. Причина такого подбора материала совершенно очевидна в настоящее время именно в отношении высокоразрешающей протонной ЯМР-спектроскопии Жидкостей наиболее убедительно продемонстрирована самая общая применимость к решению тех проблем, с которыми сталкивается химик-органик. Несмотря на такой практический подход, обзор содержит значительные по объему разделы, посвященные теоретическим, а иногда и математическим аспектам метода. Это вытекает из убеждения автора в том, что использование ЯМР в химии уже теперь носит гораздо менее эмпирический характер, чем, скажем, инфракрасных спектров, и что в дальнейшем тенденция к устранению эмпиризма окажется еще более сильной. Не вызывает сомнения, что квалифицированное использование ЯМР требует более глубокого понимания основных принципов, чем любой другой спектроскопический метод из числа широко распространенных в органической химии. Физики, разработавшие теорию ЯМР-спектроскопии, сделали все возможное, чтобы их выводы и использованные Ими методы были понятны (другим физикам), поэтому вполне целесообразно затратить некоторые усилия, с тем чтобы изложить основы ЯМР-спектроскопии в доступной для химиков форме. В данном об зоре мы ограничимся изложением только тех вопросов теории которые имеют непосредственное отношение к установлении структуры соединений более полно физические принципы и математические аспекты ЯМР-спектроскопии изложены в превосходной книге Эндрю [5]. Отметим также обзорную статью Вертца [54] и опубликованные в последнее время монографии Робертса [55], Попла, Шнейдера и Бернстейна [117] и Джекмана (118]. [c.256]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология