Способ измерения параметров молекулярного взаимодействия в жидкости

 

Изобретение относится к области прикладной спектроскопии, а именно спектроскопии комбинационного рассеяния света. Целью является повышение информативности получаемых результатов . В спектре комбинационного рассеяния света жидкости измеряют полуши- .рину полосы невьфожденного фундаментального колебания. Измеряют полуйирину полосы второго обертона этого колебания. На основе измеренных величин вычисляют среднее время оседлой жизни молекулы во временном положении равновесия в жидкости между двумя прыжками. с $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (sg 4 G 01 N 21/65

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3881543/31-25; 3881544/31-25 (22) 10.04.85 (46) 28.02.87. Бюл. В 8 (71) Киевский государственный университет им. Т.Г.Шевченко (72) Д.Н.Говорун и П.А.Коротков (53) 543 ° 424(088.8) (56) Голиков В. В. и др. Рассеяние холодных нейтронов на воде и других органических веществах. Препринт

P 1903. Объединенный институт ядерных исследований. Лаборатория нейтронной физики. Дубна, 1964.

Гилсон Т., Хендра П. Лазерная спектроскопия KP в химии. М,, Мир, 1973, с.199-200. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕИ Я ПАРАМЕТРОВ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В МИДКОСТИ (57) Изобретение относится к области прикладной спектроскопии, а именно спектроскопии комбинационного рассеяния света. Целью является повышение информативности получаемых результатов. В спектре комбинационного рассеяния света жидкости измеряют полуши.рину полосы невырожденного фундаментального колебания. Измеряют полуширину логосы второго обертона этого колебания. На основе измеренных величин вычисляют среднее время оседлой жизни молекулы во временном по- с

9 ложении равновесия в жидкости между двумя прыжками.

1293587

Изобретение относится к спектроскопии, в частности к неразрушающим, спектральным исследованиям физико-химических свойств веществ, находящихся в конденсированной фазе, и может найти применение в молекулярной физике при измерении средней энергии активации трансляционного прыжка молекул в жидкости — одного из наиболее характерных микропараметров, характеризующих жидкость как агрегатное состояние вещества, и связанных с ним макропараметров, в квантовой химии для определения потенциалов межмолекулярных взаимодей15 ствий в жидкости, а также в прикладной ядерной физике при решении вопросов термализации нейтронов в конденсированных водородосодержащих средах.

2О

Цель изобретения — повышение информативности получаемых результатов.

При переходе молекулы из свободного состояния (разреженный газ) в жидкость она теряет свою первоначаль- 25 ную симметрию. Квантовохимической причиной понижения симметрии молеку- лы, т.е. деформации, является межмолекулярное взаимодействие (ММВ) в области ближнего порядка жидкости, 3Q отсутствующее в разреженном газе.

Вследствие этого в спектре комбинационного рассеяния света (KPC) жидкости становятся активными (индуцируются ММВ) фундаментальные колебания, запрещенные правилами отбора в спектре KPC свободной молекулы (разреженного газа). Полуширина полос невырожденных фундаментальных колебаний, активность которых инду- 1п цирована в спектре KPC жидкости ММВ, определяется в основном средним временем оседлой жизни молекулы во врем.. ином положении равновесия, т.е. средним временем существования стационарного ближнего окружения молекулы. Среднее время оседлой жизни молекулы во временном положении равновесия а определяется темперурой жидкости Т и средней энергией активации трансляционного прыжка молекул в жидкости Е: -ехр ° (Е/КТ), где

К вЂ” постоянная Больцмана. Вклад в уширение полосы невырожденного фундаментального колебания (в данном случае запрещенного правилами отбора в спектре KPC свободной молекулы, активность которого в спектре KPC .жидкости индуцирована ММВ), не испытывающего уширения эа счет снятия вырождения при понижении симметрии, обусловленный второстепенными факторами, например ангармоничностью, незначителен и численно равен половинной полуширине полосы его второго обертона.

Таким образом, среднюю энергию активации трансляционного прыжка молекул в жидкости определяют из хода кривой температурной зависимости

1 выражения à — — — Г, представляю ь щего собой уширение полосы невырожденного фундаментального колебания, запрещенного правилами отбора в спектре КРС свободной молекулы, активность которого в спектре КРС жидкости индуцирована HIIB, обусловленное конечным средним временем существования стационарного ближнего окружения молекулы, т.е. конечной средней энергией активации трансляционного прыжка молекулы в жидкости. В коор1 динатах 1п(à — — — Г ), 1/Т рабочая кривая представляет собой прямую линию, по углу наклона которой относительно оси обратной температуры однозначно определяется измеряемая величина средней энергии активации трансляционного прыжка молекул в жидкости.

Для измерения среднего времени оседлой жизни молекулы во временном положении равновесия в жидкости между двумя прыжками на расстояние порядка межмолекулярного необходимо и достаточно измерить полуширину полосы невырожденного фундаментального колебания запрещенного правилами отбора в спектре КРС свободной молекулы, активность которого в спектре KPC жидкости индуцирована

ММВ, а также полуширину полосы второго обертона этого колебания и на основе измеренных величин по рабочей формуле вычислить среднее время оседлой жизни молекулы во временном положении равновесия в жидкости между двумя прыжками ° При этом точность измерений определяется точностью измерения полуширин соответствующих полос в спектре КРС жидкости, которая может быть улучшена известными средствами за счет повышения мощности излучения лазера и (или) увели1293587

Составитель В,Дорофеев

Редактор Е.Копча Техред М.Ходанич Корректор М.Самборская

Заказ 377/45 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная,4 чения времени накопления сигнала в системе фотоэлектронной регистрации спектрометра.

Для реализации предлагаемого способа используют спектрометр комбинационного рассеяния света ДФС-24, работающий в паре с лазером ЛГ-68 (9 = 488,0 нм, Р = 0,9 Вт, состояние поляризации — линейное).

В качестве исследуемого объекта выбран жидкий бензол — достаточно хорошо и разносторонне изученное вещество, играющее важную роль в органической химии, прикладной .ядерной физике и спектрометрии.

Использованы следующие условия работы спектрометра ДФС-24 при регистрации спектра KPC жидкого бензола: спектральная ширина щелей 1 см скорость развертки спектра О, 1 см /с, постоянная времени усилителя 3 с, чувствительность усилителя — максимальная, напряжение на фотоумножителе 1,76 кЕ, фокусное расстояние микрообъектива осветителя 4, темперао тура жидкости в кювете 20+5 С.

Для измерения полуширин соответствующих полос применяют известную в спектроскопии KPC методику. Сканируют спектр в области измеряемой полосы, измеряют значение ее пиковой интенсивности, а затем измеряют частоты, соответствующие половинному от пикового значения значению интенсивности полосы, при этом полуширина численно равна разности измеренных частот.

3а 20 мин с момента включения спектрометра и лазера в спектре KPC жидкого бенэола измерена полуширина полосы невырожденного фундаменталь1 ного колебания 18 (Â ) = 703,8 см (Г = 16,0+0,8 см ), запрещенного правилами отбора в спектре KPC свободной молекулы бензола, активность которого в спектре КРС жидкого бензола индуцирована М1Е и полуширина полосы его первого обертона 2 (А )

1404,1 ctr (Г = 4,1+0,09 см j типы колебаний указаны для гру-глы симметрии свободной молекулы бенэола 0 . ".îäñòàíîâêà полученных числовых значений в рабочую формулу пает

50 (О, 76+0, 10) 1О с

Аналогичная величина, измеренная известным способом, основана на рассеянии холодных нейтронов исследуе55 мой жидкостью, составляет о — (0,2-1,5) 10 с.

Изобретение позволяет за счет измерения указанных параметров упростить и повысить точность измерений

20 и повысить его информативность.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ измерения параметров молекулярного взаимодействия в жидкости путем облучения жидкости монохроматическим световым излучением и регистрации спектров комбинационного рассеяния света, по которым судят о па-

30 раметрах межмолекулярного взаимодействия, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности получаемых результатов, измеряют полуширину полосы невырожденного фундаментального колебания, закрепленного правилами отбора в спектре комбинационного рассеяния света свободной молекулы, а также полуширину полосы второго обертона этого колебания и

40 их зависимость от температуры и на основе измеренных величин определяют среднее время оседлой жизни молекулы во временном положении равновесия в жидкости и среднюю энергию аквита41 ции трансляционного прыжка молекулы.