химический каталог




Начала органической химии. Книга первая

Автор А.Н.Несмеянов, Н.А.Несмеянов

оло 1,0.

ДИФРАКЦИОННЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ*

Атом обладает способностью рассеивать падающее на него излучение. Лучи света, потоки электронов, нейтронов, рентгеновское излучение — все известные виды излучения, падая на атом, рассеиваются им. Лучи, рассеянные отдельными атомами, усиливают или ослабляют друг друга в зависимости от взаимного расположения. Это явление называется дифракцией излучения на атомах. Ясно, что дифракция излучения приносит нам сведения о строении вещества. Определяя направления и интенсивность рассеянных лучей, можно получить ценные сведения о строении молекулы, и прежде всего о ее геометрии, т. е. о взаимном расположении центров атомов. Наиболее плодотворным в последнем отношении способом исследования является метод рентгеноструктурного анализа кристаллов органических веществ.

* Раздел написан А, И. Китайгородским.

Кристаллическое тело, в отличие от аморфного, имеет ясно выраженную внешнюю огранку, хорошо видимую в лучах обычного света, а также

четкую трехмерную периодичность внутреннего — атомного — строения* выявляемую лишь при рассеянии рентгеновских лучей, нейтронов или электронов. Другими словами, трехмерная периодичность означает, что каждому кристаллу можно мысленно приписать такую решетку, один параллелепипед которой при параллельном самому себе перемещении заполнит все кристаллическое пространство, и притом так, что вершины этого параллелепипеда будут попадать только в тождественные точки. Такой параллелепипед называется элементарной ячейкой, а величины трех его ребер равны периодам идентичности кристалла.

Благодаря такой четкой трехмерной периодичности в расположении частиц вещества (атомов или молекул) возникают дифракционные эффекты при рассеянии рентгеновских лучей: в некоторых направлениях рассеянные лучи усиливают друг друга, а в других — гасят. На регистрирующей их фотопленке — рентгенограмме — возникает система пятен — рефлексов, отличающихся друг от друга по степени почернения.

Основной закон, которому подчиняется геометрия дифракционного изображения, установлен английскими физиками — отцом и сыном Брэггами и русским кристаллографом Г. В. Вульфом. Оказывается, направлению, в котором все волны усиливают друг друга, соответствует простой и наглядный смысл: сильный луч как бы отразился от плоскости, проходящей через узлы решетки. Все узловые плоскости кристаллической решетки выступают параллельными семействами. Каждому такому семейству соответствует определенное межплоскостное расстояние, обозначаемое обычно буквой d. «Отражение» луча от системы плоскостей происходит не при любом угле падения, а только в том случае, когда длина волны излучения %, угол отражения 9 и межплоскостное расстояние связаны формулой:

где п — целое число.

Владея этим законом, можно построить систему правил, при помощи которых по геометрии дифракционной картины удается исчерпывающим образом охарактеризовать геометрию решетки, т. е. определить симметрию и размеры элементарной ячейки кристалла. Удается избавить исследователя от этих расчетов, используя остроумные методы съемки, в которых кристалл поворачивается, а пленка, закрытая специальной ширмой с тонкой прорезью, находится в движении, согласованном с вращением кристалла. В подобных камерах в известном смысле удается фотографировать кристаллическую решетку. На рис. 48 изображена такая рентгенограмма. Пятна рентгенограммы расположились в прямоугольной сетке, ячейка которой отображает соответствующее сечение ячейки кристалла. Благодаря особенности дифракции изображение получается «обратным» — расстояния между пятнами пропорциональны не самим периодам повторяемости в кристаллической решетке, а их обратным величинам.

Рентгеновские лучи рассеиваются на электронах (электронные лучи рассеиваются на электронах и ядрах атомов; нейтронные лучи рассеиваются на ядрах). Методом рентгеноструктурного анализа находят своего рода «электронный центр» атома. Вероятно, среднее положение ядра мало сдвинуто по отношению к «электронному центру» атома.

Для проведения полного рентгеповского эксперимента нужен кристалл, линейные размеры которого не превышали бы 1 мм. Возможны как оптическая (по отражению светового луча от внешних граней), так и рентгенографическая ориентировка кристалла в рентгеновской камере.

Существуют различные типы рентгеновских камер, позволяющих снимать неподвижный или вращающийся кристалл при неподвижной или движущейся синхронно с ним пленке. Получаемый при любом методе съемкп богатый дифракционный материал используется на двух стадиях рентгеноструктурного анализа.

Первая стадия. Геометрические измерения. Расстояния между рефлексами, а иногда и углы позволяют вычислить объем элементарной

ячейки F, после чего легко ] определить молекулярный вес j вещества М, если известна его i плотность р:

gZ

7 ; где g = 1,67*10 24 г — вес атома

J 4 ] водорода, a Z — число молекул

в элементарной ячейке.

!1Ш

Рис. 48. Рентгенограмма молекулярного соединения анилина с тринитробензолом.

При изучении

страница 135
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255

Скачать книгу "Начала органической химии. Книга первая" (10.72Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
базовая компьютерные курсы для школьников полежаевская
Howard Miller Non-Chiming 620-401
Газовые котлы Vaillant ecoTEC plus VU 5/5/0346
Набор высоких стаканов 360 мл киви 2 шт.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)