спектры энтропия

С) и кипения (—191,5°С) стандартные энтропии близки (для СО 97,3 Дж/град моль, N2 191,3 Дж/град моль) в твердом состоя- ии оксид углерода (II), как и азот, существует в виде двух модифи-<аций (кубической и гексагональной) плохо растворяются в воде и г. д. Сходство проявляется также в структуре спектров СО и N2. [c.406]

Успехи в изучении строения молекул и развитие квантовой статистической физики привели к созданию нового метода расчета термодинамических функций и, в частности, химических равновесий. Этот метод дает возможность вычислять значения внутренней энергии (сверх нулевой), энтропии и теплоемкости газообразных веществ в широком интервале температур (до 4000— 6000 °С), исходя из величин энергий всех квантованных состояний молекулы, связанных с ее вращением, колебаниями, электронным возбуждением и другими видами движения. Для вычисления энергии каждого из состояний молекулы необходимо знать молекулярные параметры моменты инерции, основные частоты колебания, уровни электронного возбуждения и др. Эти величины находятся главным образом путем изучения и расшифровки молекулярных спектров. Вычисление же термодинамических величин проводится методами квантовой статистической физики. Здесь будут кратко изложены основы статистического метода расчета термодинамических функций. [c.327]

Применение методов статистической физики к решению проблем химической термодинамики привело в 20-х годах к созданию статистической термодинамики и к возможности определять значения основных термодинамических функций веществ в состоянии идеальных газов на основе данных о строении молекул и о спектрах веществ. Правда, и в настоящее время возможности этого метода практически ограничиваются лишь простыми молекулами или молекулами, для которых такие расчеты упрощаются вследствие их симметрии. Однако большое значение имела прежде всего возможность определить значения энтропии и других величин двумя независимыми методами — методами классической термодинамики на основе калориметрических определений и методами статистической термодинамики на основе данных о строении молекул и их спектрах. В большинстве случаев этими двумя методами были получены хорошо согласующиеся значения энтропии, что. явилось убедительным доказательством надежности каждого из них. Позднее были выяснены и причины наблюдаемых в известных случаях расхождений, что привело к возможности использовать эти расхождения для определения параметров, относящихся к строению молекул (энергетический барьер внутреннего вращения и другие). В дальнейшем развитие радиоспектроскопии расширило экспериментальные основы расчетов, а использование электронно-вычислительных машин облегчило проведение их. В результате методы статистической термодинамики нашли широкое применение для определения основных термодинамических функций разных веществ в газообразном состоянии при самых различных внешних условиях и значительно способствовали быстрому увеличению фонда имеющихся данных. Однако эти методы сами по себе не дают в настоящее время возможности определять тепловые [c.18]

Для определения атомарной энтропии образования соединений (ASf) положение сложилось в настоящее время более благоприятно, чем для определения АЯ так как на основе методов статистической термодинамики и экспериментальных данных о спектрах элементов значения стандартной энтропии для большинства элементов в состоянии одноатомного идеального газа хорошо известны для широкой области температур (вплоть до очень высоких). [c.163]

В двух приведенных уравнениях предполагается, что спектры времен релаксации и ретардации дискретны. Физически концепция дискретной спектральной реакции на внешние воздействия достаточно разумна. Она означает, что система деформированных гибких полимерных цепей возвращается в конформационное состояние, в котором она имеет максимальную энтропию по большому набору (Л ) типов молекулярных движений, часть из которых происходит быстро (малые А.), а часть — медленно. Наибольшее время релаксации, по-видимому, представляет собой характерное время перестройки цепи в целом или системы цепей. Но в механике сплошных сред дискретные молекулярные системы аппроксимируются непрерывными моделями, поэтому, исходя из предыдущих соображений,, дискретные спектры можно преобразовать в непрерывные следующим образом [c.148]

П1. Сложнее третий вариант структурного стеклования, который связан с непрерывным изменением конформаций цепей при растяжении, или ориентации (см. гл. V и VI). Растянутые цепи, если сохраняется растягивающая сила (за счет внешнего поля или внутреннего — при кристаллизации), обладают пониженным кон-формационным набором , т. е. пониженной конформационной энтропией, а активационные барьеры торможения внутреннего вращения возрастают. Естественно, эти цепи становятся и термодинамически, и кинетически как бы более жесткими, что равносильно смещению релаксационного спектра в целом в сторону более высоких температур и больших времен релаксации [19, с. 124]. [c.82]

Энтропия плавления — одна из важнейших термодинамических характеристик процесса перехода вещества из твердого состояния в жидкое. Она является мерой разупорядочения кристалла, сопровождающего плавление, не только в смысле изменения расположения атомов и конфигурации колебательного спектра, но также в смысле изменения характера химической связи, если процесс [c.125]

Колебательная составляющая энтропии плавления определяется изменениями в спектре колебаний атомов при переходе из твердого состояния в жидкое. Процесс плавления с точки зрения изменения характера колебательного спектра системы характеризуется снижением максимальной частоты колебаний частиц за счет определенного ослабления сил сцепления и прочности межатомных связей при переходе из твердого состояния в жидкое. Колебательные спектры кристалла и расплава при температуре плавления достаточно хорошо аппроксимируются эйнштейновским приближением. [c.126]

Снять спектр газа (см. с. 67) и определить значение Ие(1 — —2хе). Не допуская большой ошибки, можно принять, что 2Xe< l. Рассчитать 0 по (1.90) и 0/7" для 298 К и заданной температуры. По таблице термодинамических функций Эйнштейна для линейного гармонического осциллятора определить колебательную составляющую энтропии при обеих температурах. Логарифм поступательной, вращательной и электронной суммы по состояниям определить по уравнениям (1.86), (1.88), (1.92). По (1.84) и (1.87) рассчитать частную производную логарифма поступательной и вращательной суммы по состояниям при постоянном объеме. Расчет поступательной суммы по состояниям по уравнению (1.86) проводить для давления 1,0133-10 Па. Таким образом, вычисленная энтропия будет стандартной энтропией вещества. По уравнению (1.109) вычислить поступательную, вращательную и электронную составляющие энтропии и сложить полученные величины с колебательной составляющей. Если требуется определить энтропию при нескольких температурах, то расчет следует произвести с помощью ЭВМ по программе, приведенной в приложении. [c.71]

Уже довольно давно известно, что большинство свойств сравнительно сложных молекул можно представить в виде суммы соответствующих вкладов индивидуальных атомов или связей. Физически подобные эмпирические закономерности основаны на том, что силы химической связи между атомами внутри молекулы или между атомами различных молекул проявляются на расстоянии 0,1—0,3 нм. Вследствие этого индивидуальные атомы в любой молекуле дают почти постоянные вклады в такие свойства молекул, как коэффициент преломления, ультрафиолетовые и инфракрасные спектры поглощения, магнитная восприимчивость, а также энтропия, молярная теплоемкость и даже теплота образования. [c.72]

Более того, термодинамические свойства вещества, внутренняя энергия, теплоемкость, энтропия и т. д. во многом определяются колебательным движением молекул. Частоты таких колебаний используются при расчетах констант равновесий в химических процессах. Межмолекулярное взаимодействие также непосредственно сказывается на характере колебательных спектров. Кинетические свойства веществ, т. е. скорость протекания химических реакций, в значительной мере определяются характером колебаний молекул. Колебательные спектры многоатомных молекул применяются и в аналитической химии — для спектрального анализа химических соединений и их смесей. [c.208]

Поскольку строение молекулы СО и N1 аналогично, сходны и их физические свойства очень низкие температуры плавления (для СО —204 °С) и кипения (—191,5/С) стандартные энтропии близки [для СО 198 Дж/(К-моль), N2 199 Дж/(К-моль)] в твердом состоянии оксид углерода (П), как и азот, существует в виде двух модификаций (кубической и гексагональной) плохо растворяются в воде и т.д. Сходство проявляется также в структуре спектров СО и N2. [c.439]

Как видно из уравнений (147)-(151), энтропия при нагревании всегда растет, что качественно можно объяснить разупорядочением системы и расширением энергетического спектра молекул (см. раздел 7.5). [c.366]

Метод максимальной энтропии [4.44, 4.45] достигает той же цели за счет наилучшего использования доступной информации для реконструкции наиболее вероятного спектра путем максимизации его энтропии. Следует заметить, что подобные методы могут потребовать существенных затрат машинного времени. [c.139]

Для большей полноты и достоверности получаемых спектральных данных необходимо, чтобы каждый спектр, каждая спектральная характеристика дополнялись данными о кристаллографической, химической и электронной структуре объема и поверхности твердого тела и данными о теплоте и энтропии адсорбции, а по возможности также и о теплоемкости адсорбционных комплексов. Эти данные надо получать одновременно со съемкой спектра или отдельно, но в тех же условиях. Полнота и ценность информации, получаемой спектральными методами, существенно возрастает при комплексном использовании методов оптической и радиоспектроскопии. Поэтому для дальнейшего развития теоретических работ на основании такого комплекса данных существенное значение имеет усовершенствование методики спектрального исследования и главным образом повышение чувствительности и разрешения спектрометров. Эти методические усовершенствования в сочетании с прямыми измерениями количества адсорбированных молекул дадут возможность получать количественные значения спектральных параметров взаимодействия — величин оптических плотностей и поляризации полос поглощения колебательного спектра. [c.147]

В результате проведенного выше анализа данных по плотности прочно связанной воды можно сделать вывод, что высокая энергия взаимодействия ее молекул с активными центрами гидрофильной поверхности и, как следствие, друг с другом еще не предопределяет повышенной по сравнению с объемной плотности связанной воды. Поверхность навязывает адсорбционным слоям структуру, зависящую от топографии и природы активных центров, т. е. в определенном смысле оказывает разу-порядочивающее действие на связываемую воду. Конечно, подвижность адсорбированных на гидрофильных поверхностях молекул воды, как это следует из анализа изменений энтропии при адсорбции [85] и данных ЯМР (см., например, [86]), намного ниже, чем в жидкой воде. Но приспособление адсорбционного водного слоя к топографии активных центров приводит к нарушению в нем целостности сетки межмолекулярных водородных связей в ИК-спектрах сорбированной воды полосы валентных колебаний слабо нагруженных ОН-групп воды существенно выше, чем в жидкой воде [66]. [c.35]

Рассмотрим реакцию распада молекулы М на радикалы М-> Я + Н. При переходе из начального состояния в конечное возрастает число поступательных и вращательных степеней свободы и уменьшается число внутренних движений (колебаний и внутренних вращений). В результате увеличения неупор доченных видов движения возрастает энтропия реакции. Можно представить предельный случай, когда происходит максимальное увеличение энтропии в процессе перехода из исходного состояния в активированное. Для этого предположим, что в активированном комплексе фрагменты К и Н, на которые распадается исходная частица М, значительно удалены друг от друга. Последнее соответствует сильному разрыхлению (ослаблению) связи между фрагментами и, следовательно, уменьшению силовых постоянных. В пределе силовые постоянные могут обратиться в нуль. Тогда фрагменты К и К в активированном комплексе можно считать не взаимодействующими и вoбJДHo вращающимися вокруг трех собственных осей, а колебательный спектр активированного комплекса — состоящим из ЗЛ/ — 7—6 частот нормальных колебаний радикалов К и Н. [c.28]

Колебательная составляющая энтропии этана мала и равна 2,5 Дж-моль 1-К 1 [191. Энтропия внутренних степеней свободы СоНв имеет весьма высокое значение (48,3 Дж-моль - К ), что ука зывает на значительно большую свободу внутримолекулярных дви жений по сравнению с этаном. Поскольку в активированном ком плексе СНд-группы находятся на большом расстоянии друг от дру га, можно предположить, что они практически не взаимодействуют Тогда колебательный спектр активированного комплекса состоит из спектра двух радикалов -СНд (табл. 2.3) и 5 0,8 -Н 1,2 Дж-моль 1-К 1. Четыре внешних деформационных колебания заменяются на свободные вращения, которых вместе с свободным вращением СНз-групп вокруг С—С-оси в активированном комплексе будет пять. Полагая, что вклад в энтропию от каждого свободного вращения СНз-группы составляет 9,6 ч- 12,1 Дж-моль -К- оценим энтропию внутримолекулярных движений такой свободной модели активированного комплекса 5 = 0,8 -Ь 5-9,6 [c.92]

В работе представлены методологическое обоснование теории, термодинамическая, статистическая модель сложного вещества. Предложены релаксационные, нестационарные, марковские модели физико-химических процессов. Теория подтверждена экспериментом на примере процессов пиролиза, поликонденсации и термополиконденсации. Анализируются отличительные особенности термодинамики многокомпонентных систем, подчеркивается особая роль энтропии в формировании их разнообразия. Рассмотрена специфическая для вещества энтропия разнообразия, рост которой является источником эволюции вещества. Излагается новое направление, необходимое при изучении сложных органических систем - непрерывный, феноменологический подход к спектрам веществ. Анализируются закономерности, открытые нами в спектрах, в частности закон связи различных свойств и спектральных характеристик систем. Последнее означает, что свет несет информацию практически о всех свойствах материи. На основе данных спектроскопии предпринята попытка построения теории реакционной способности многокомпонентных органических систем. Отмечена особая роль квазичастиц- типа структуронов и вакансионов в формировании их реакционной способности. Показана роль слабых химических взаимодействий в гидродинамике многокомпонентных жидких сред. Даны новые подходы к направленному синтезу сложных органических систем. Экологические, геохимические системы и вопросы генезиса углеводородных систем планируется рассмотреть во второй части книги. [c.4]

Поскольку строение молекул СО и N2 аналогично, сходны и их физические свойства. Так, как и азот, СО имеет очень низкую температуру плавления (—204°С) и кипения (—191,5°С) стандартная энтропия СО (197,3 дж1град-моль) близка таковой азота (191,3 дж1град)4 хмоль)] в твердом состоянии оксид углерода (И), как и азот, существует в виде двух модификаций (кубической и гексагональной) плохо растворяется в воде и т. д. Сходство проявляется также в структуре спектров СО и N3. [c.460]

По таблице термодинамических функций Эйнштейна для линейного гармонического осциллятора найти 5кол для всех колебаний. Рассчитать колебательную составляющую энтропии, суммируя величины 5кол по всем девяти колебательным степеням свободы. По колебательно-вращательному спектру определить момент инерции метана (см. с. 72). Определить по значению момента инерции по (1.88) и (1.116) вращательную составляющую энтропии, а по (1.109) и (1.86)—поступательную составляющую энтропии при давлении 1,0132-10 Па. Рассчитать энтропию метана при 298 и заданной температуре и стандартном давлении. Если требуется определить энтропию при нескольких температурах, то расчет произвести на ЭВМ по программе, приведенной в приложении. [c.74]

Все рассматриваемые в этой книге спектры получены с помощью преобразования Фурье. Одиако, как уже указывалось в разд. 2.3.3, это не единственный путь выделения частотного спектра из данных во временном представлении. Альтернативная методика, известная как метод максимальной энтропии (МЕМ, от англ. Maximum Emropy Method), привлекла в последнее время столь пристальное внимание и многочисленные комментарии, что нам показалось уместным упомянуть [c.51]

Как выбрать правильное решение из многих возможных, которые кажутся одинаково близкими к экспериментальным данным. Согласно критерию максимума энтропии, самый подходящий спектр тот, который содержит минимум информации, т.е. максимум энтропии. При таком подходе не существует риска получить из экспериментальных данных лншией информации, которую они не содержат. Этот подход широко используется в других областях, таких, как радиоастрономия и улучшение оптических изображений, когда необходимо проанализировать данные с шумом. Первые примеры применения МЕМ в ЯМР [2] породили надежду, что в спектрах, обработанных таким образом, можно получить намного более высокую чувствительность, так как МЕМ дает независимый От экспериментатора критерий идентификации пиков. Эта точка зрения все еще находит своих сторонников, но кажется, что действительные преимущества здесь весьма иллюзорны. Пока не ясно, является ли обработка спектра с помощью МЕМ лучшим способом выделения сигналов из данных с шумом, чем просто применение согласованного фильтра и выбор порога над уровнем шумов, ниже которого пики должны быть отброшены. Количественный ответ на этот вопрос еще не получен, причем складывается мнение, что между двумя этими методами в данном отношении нет большой разницы. [c.52]

Выполнение условий 1 и 2 является необходимым дпя тфавипьных оценок теплоты н энергии акгивации реакций, выполнение условия 3 — для восхфоизведения колебательного спектра и, следовательно, энтропии и изотопных эффектов, условие 4 — для расчета истинного пути реакции [c.320]

А s t о n J. G. а. М е s s е г 1 у G. Н. Теплоемкости и энтронпи органических соединений. II. Тепловые свойства и давление насыщенного пара 2,2-диметилпроиана (неопентана) от 13,22° К до температуры кипения. Вычисление энтропии 2,2-диме-тилпропана на основании спектра комбинационного рассеяния. J. Ат. hem. So ., 1936, [c.75]

Торсионные взаимодейст> ВИЯ. Впервые предположение о заторможенности вращения вокруг связи С-С в этане было высказано в 1929 г. Л. Эбертом [97]. Вскоре также до появления соответствующих экспериментальных данных это явление было исследовано теоретически Г. Эйрингом путем оценки ван-дер-ваальсовых сил притяжения и отталкивания валентно-несвязанных атомов водорода [98] Принимая длину связи С-С равной 1,54 A, а длину С-Н 1,13 A н считая валентные углы тетраэдрическими, Эйринг получил зависимость энергии юрс от двугранного угла враи(ения 0, представленную на рис. 1.5. Энергия отталкивания имеет наибольшее значение при затененном положении атомов водородов метильных групп этана (цис-форме). При изменении угла 0 от О до 60° энергия отталкивания уменьшается приблизительно на 0,3 ккал/моль, что и будет считаться потенциальным барьером вращения этана. В 1936 г. Дж. Кемп и К. Питцер, выполнив более прецизионный расчет этана с учетом энтропии вращения, нашли значение потенциального барьера вокруг С-С равным 3,15 ккал/моль [99]. Они же впервые использовали форму потенциала энергии торсионных взаимодействий i/торс = = l/2t/(l - os30), которая с тех пор стала широко использоваться в расчетах подобного рода. Значение барьера 3,15 ккал/моль, полученное теоретически, оказалось близким опытной величине (2,75 ккал/моль), которую установили спустя два года Г. Кистяковский и соавт. [100] при определении теплоемкости этана. В 1949 г. Л. Смит впервые получил в результате исследования инфракрасного спектра поглощения этана однозначное доказательство о принадлежности предпочтительной конформации этой молекулы к точечной группе симметрии т.е. пространственной форме с трансоидным положением связей С-Н метильных групп [101]. [c.120]

Размораживание каждого типа релаксаторов можно рассматривать как релаксационный переход, сопровождаемый изменением температурного хода экстенсивных характеристик системы (объема, внутренней энергии, энтропии и т. д.). При этом вторые производные гельмгольцевой энергии (теплоемкость при постоянном давлении, коэффициент теплового расширения и др.) испытывают при температуре перехода, если и не скачок, то резкое изменение, как это показано на рис. VIII.4, где показан отрезок релаксационного спектра с одним максимумом. Подобные спектры, содержащие несколько максимумов, для некоторых конкретных полимеров будут приведены позднее. Такие спектры можно приближенно считать дискретными и каждому максимуму сопоставлять определенный тип релаксаторов. [c.180]

Для сополимера найдено значение энтальпии АЯ = = 18,8 кДж/моль (4,5 ккал/моль) и энтропии плавления ASm = = 35,3 Дж/(°С-моль) [8,4 кал/( С-моль)] [17]. На рентгеновском спектре имеется интенсивный кристаллический пик ири угле 20 = 18,2° [4], Максимум аморфного гало соответствует углу 20 = 16,65°. Определены параметры гексагональной элементарной ячейки [17] а = 0,986 нм (9,86 А) с = 0,502 нм (5,02 А). Элементарная ячейка содержит три сомономерные единицы. Значение периода с согласуется со слегка растянутой зигзагообразной цепью. У ориентированного образца плоскость групп —СН2 в чередующемся звене наклонена под углом 45° к направлению цепи получающаяся конформация цепи — типа резких изломов (kinked onformation). [c.149]

Свен и Бедер [1431 показали, что разность между значениями теплоемкости, энтропии и свободной энергии для тяжелой и легкой водьГможно сравнительно просто рассчитать из соответствующих частот в ИК-спектре. Авторы использовали модель молекулы воды с четырьмя водородными связями и рассчитали заторможенное вращение молекул воды, которые рассматривались как трехмерные изотропные гармонические осцилляторы. [c.26]

Для оксидов толщину слоя связанной воды можно предположить большей, чем для кристаллов, исходя из представлений о водородных связях. Обычно в литературе избегают схем, рисующих взаимное расположение ионов диффузного слоя и пристенной воды. Попытка изображения молекул воды и ионов в граничном слое сделана в работе Берубе и де Бройна [12] на основе измерений электрической емкости, ИК-спектров и энтропии гидратации для поверхности рутила, где структурирующее влияние на воду выражено значительно сильнее, чем для других оксидов (Si, AI, Fe), в результате высокой диэлектрической проницаемости TiO (е 70). В работе подчеркивается, что процессы, ведущие к возникновению заряда,— диссоциация и адсорбция — хотя и неразличимы термодинамически, но могут отличаться структурно, поскольку при диссоциации поверхностный заряд находится в гидроксилированном слое, тогда как при адсорбции процесс заряжения поверхности может осуществляться радикалами М—ОН— НдО S включающими молекулы воды, соединенные водородными связями G гидроксилированным слоем. В этом случае поверхностный заряд (внутренняя обкладка) выдвигается от твердого тела в раствор и про-тивоионы могут ближе подходить к потенциалопределяющим ионам (Н+, ОН ) вследствие более открытой структуры воды и использовать молекулы ориентированной воды в качестве первичной гидратной оболочки. Чем лучше ион стабилизирует структуру воды (Н" , 0Н+ и другие малые ионы Li , Mg +, Na , F ), тем лучше он вписывается в ориентированный слой воды, тем выше его специфическая адсорб- [c.92]

В большинстве рассмотренных работ вычисленные величины ТУр,. Р и энтропии адсорбции <5 сопоставляются с сответствующими экспериментальными величинами. При таком сопоставлении предполагается, что все изменения полной и свободной энергии и энтропни в системе адсорбент — адсорбат, вызванные адсорбцией, относятся только к адсорбированному газу. Большов количество экспериментальных исследований последних лет показывают, что возмущения, возникающие в твердых телах при физической адсорбции, не столь малы. Физическая адсорбция, в том числе и благородных газов, приводит к изменению поверхностной энергии твердого тела, к изменению размеров адсорбента [20, 21]. Спектроскопические и радиоспектроскопические исследования указывают не только на деформацию электронных оболочек адсорбируемых молекул, но и на существенные изменения в спектре атомов твердого тела, являющихся центрами адсорбции. [c.94]

Расчеты Томпсона [3971] основывались на отнесении основных частот колебаний молекулы С2Н4, рекомендованном Конном и Сезерлендом [1160] (см. табл. 156). При этом для частоты крутильного колебания V4 было принято значение, равное 820 см , основанное на результатах экспериментальных измерений теплоемкости газообразного этилена и его энтропии при 298° К (см. ниже). Произведение главных моментов инерции С2Н4 в расчетах [3971J принималось равным 5,22(г-см ) на основании результатов анализа вращательной структуры ряда полос в инфракрасном спектре, полученных в работах [3968, 3790]. Если исключить из значений Ф и S , вычисленных Томпсоном [3971], составляющую ядерных спинов (4 1п 2), то значения этих величин станут весьма близкими к значениям, приведенным в табл. 213 (II). Различие значений Ф1,и Ф составляет соответственно 0,02 и [c.583]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология