Способ определения сродства к электрону молекул полициклических ароматических углеводородов

Изобретение относится к области физических измерений и касается способа определения сродства к электрону молекул полициклических ароматических углеводородов. Способ включает в себя регистрация и исследования спектров поглощения образцов в ультрафиолетовой и видимой области спектра. Сродство к электрону определяется по относительному эмпирическому автокорреляционному параметру μ, представляющему собой отношение автокорреляционных функций, вычисленных по электронному спектру. Сродство к электрону определяют по формуле: СЭ=1,503-0,19134*μ, где - относительный эмпирический автокорреляционный параметр, где - интеграл автокорреляционной функции в УФ-области,

- интеграл автокорреляционной функции в УФ- и видимой областях спектра. Технический результат заключается в обеспечении возможности применения способа к сложным молекулярным, многокомпонентным и метастабильным веществам, повышении точности и скорости измерений. 1 табл.

 

Изобретение относится к способам определения сродства к электрону молекул органических полициклических ароматических соединений.

Потенциалы ионизации (ПИ) и сродства к электрону (СЭ) молекул являются важной физической характеристикой, отражающей электронное строение вещества. ПИ и СЭ имеют особое значение для количественной оценки энергетического состояния молекул при различных фотохимических, химико-технологических, радиохимических, биофизических процессах, а также в молекулярной и атомной физике, физике твердого тела и электронике.

Наиболее распространенным методом определения СЭ простых молекул используют метод фотоотрыва электрона от отрицательных ионов. Для сложных молекул органических соединений для нахождения СЭ используют метод полярографии [Гурвич Л.В., Карачевцев Г.В., Кондратьев В.Н., Лебедев Ю.А., Медведев В.А. и др. Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. - М.: Наука, 1974. - 351 с.], в котором о сродстве судят по потенциалу полуволны тока восстановления. Недостатком данного способа является его неприменимость к сложным и метастабильным системам и сложность аппаратуры.

Известны расчетные квантово-химические способы оценки ПИ и СЭ путем решения соответствующих уравнений Рутана методом Хартри-Фока [Грибов Л.А., Муштаков С.П. Квантовая химия. Учебник. - М.: Гардарики, 1999. - 39 с.]. Недостатком данного способа является ограниченная точность расчетов применительно к сложным молекулам, так как существующие методы расчета не учитывают в полной мере взаимодействие системы электронов в молекулах и твердых телах.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ определения ПИ и СЭ атомов и молекул по электронным абсорбционным спектрам поглощения излучения в УФ- и видимом диапазонах электромагнитного спектра в интервале от 200 до 800 нм [Доломатов М.Ю., Мукаева Г.Р. Способ определения потенциалов ионизации и сродства к электрону атомов и молекул методом электронной спектроскопии.//Ж. Прикл. спектроскопия. - 1992. - Т. 56. - N4. - С. 570-574.]. В данном способе определение ПИ и СЭ проводится по эмпирическим зависимостям, связывающим эти характеристики с интегральным показателем поглощения θlg, являющимся по существу аналогом интегральной силой осцилляторов:

где ελ - коэффициентом экстинкции;

λ1 и λ1 - длины волн, определяющие границы спектра поглощения в УФ и видимой областях.

Данная корреляция имеет следующий вид [4]:

Где Е - энергия граничных орбиталей, ПИ или СЭ, эВ;

α1, α2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа орбитали, постоянные в данном ряду молекул, соответственно эВ, эВ⋅нм-1;

θlg - ЛФ ИСО, нм-1.

Интегральную функцию θlg рассчитывают через площадь под кривой поглощения, которую определяли численным методом трапеций:

где ελ - молярный коэффициент поглощения при определенных длинах волн в ультрафиолетовой области спектра, л⋅моль-1⋅см-1;

λ0, λk - границы спектра, нм;

k - число исследуемых точек спектра в области поглощения излучения.

Недостатки данного способа заключаются в недостаточной точности метода.

Целью изобретения является расширение возможности применения метода к сложным молекулярным, многокомпонентным и метастабильным веществам и повышения точности определения СЭ. Поставленная цель достигается за счет введения новой физической характеристики спектра, а именно относительного эмпирического автокорреляционного параметра μ, благодаря которому повышается скорость определения СЭ, которая превышает время изменения физической структуры материала и его химического состава. Способ основан на определении СЭ молекул полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) по относительному эмпирическому автокорреляционному параметру спектра, который характеризует отношение масштабов поглощения энергии электромагнитного поля в УФ области ко всей области спектра, который в свою очередь связан с СЭ молекул.

Суть способа заключается в том, что для определения СЭ молекул ПАУ производится по относительному эмпирическому автокорреляционному параметру спектра μ, линейно коррелирующего с СЭ. Относительный эмпирический автокорреляционный параметр спектра μ определяется по автокорреляционной функции спектра поглощения в диапазоне частот УФ и видимой области спектра (0,3⋅1016 Гц - 0,9⋅1016 Гц), а СЭ молекул ПАУ рассчитывают по зависимости:

где - относительный эмпирический автокорреляционный параметр, где - интеграл автокорреляционной функции в УФ-области; - интеграл автокорреляционной функции в УФ- и видимой областях спектра.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

1. Спектры поглощения ПАУ регистрируются в химически чистых растворах на спектрофотометре в диапазоне поглощения от 200 до 750 нм (0,3⋅1016 - 0,9⋅1016 Гц) с шагом 2 нм.

2. Вычисляются интегралы автокорреляционной функции в диапазоне от 0,5⋅1016 до 0,9⋅1016 Гц и от 0,3⋅1016 до 0,9⋅1016 Гц.

3. Определяется относительный эмпирический автокорреляционный параметр μ.

4. Используя зависимость (4), рассчитывют СЭ молекул ПАУ.

Пример 1. Определяют СЭ для 1,2 - бензпентацена (C26H16). Раствор 1,2-бензпентацена в бензоле концентрации менее 10-3 моль/л заливают в кювету спектрофотометра толщиной слоя 1 см. Регистрируют спектр в диапазоне длин волн 200 -750 нм. По спектру поглощения 1,2-бензпентацена вычисляют автокорреляционные функции в диапазоне частот от 0,5⋅1016 до 0,9⋅1016 Гц и от 0,3⋅1016 до 0,9⋅1016 Гц, определяется относительный эмпирический автокорреляционный параметр спектра μ=0,503, затем по соотношению (4) определяется СЭ:

СЭ=1,503-0,19134*μ=1,503-0,9134*0,503=1,04 эВ

Пример 2. Определяют СЭ для тетрацена (С22Н14). Раствор тетрацена в этаноле концентрации менее 10-3 моль/л заливают в кювету спектрофотометра толщиной слоя 1 см. Регистрируют спектр в диапазоне длин волн 200 -750 нм. По спектру поглощения тетрацена вычисляется автокорреляционные функции в диапазоне частот от 0,5⋅1016 до 0,9⋅1016 Гц и от 0,3⋅1016 до 0,9⋅1016 Гц, определяется относительный эмпирический автокорреляционный параметр спектра μ=0,626, а затем по соотношению (4) определяется СЭ:

СЭ=1,503-0,19134*μ=1,503-0,9134*0,626=0,93 эВ.

Пример 3. Определяют СЭ для 1,2-бензперилена (С24Н14). Раствор 1,2-бензперилена в этаноле концентрации менее 10-3 моль/л заливают в кювету спектрофотометра толщиной слоя 1 см. Регистрируют спектр в диапазоне поглощения 1,2-бензперилена 200 -750 нм. По спектру поглощения 1,2-бензперилена вычисляется автокорреляционные функции в диапазоне частот от 0,5⋅1016 до 0,9⋅1016 Гц и от 0,3⋅1016 до 0,9⋅1016 Гц, определяется относительный эмпирический автокорреляционный параметр спектра μ=0,485, а затем по соотношению (4) определяется СЭ:

СЭ=1,503-0,19134*μ=1,503-0,9134*0,485=1,06 эВ

Пример 4. Определяют СЭ для коронена (С22Н14). Раствор коронена в бензоле концентрации менее 10-3 моль/л заливают в кювету спектрофотометра толщиной слоя 1 см. Регистрируют спектр в диапазоне поглощения коронена 200 -750 нм. По спектру поглощения коронена вычисляется автокорреляционные функции в диапазоне частот от 0,5⋅1016 до 0,9⋅1016 Гц и от 0,3⋅1016 до 0,9⋅1016 Гц, определяется относительный эмпирический автокорреляционный параметр спектра μ=0,879, а затем по соотношению (4) определяется СЭ:

СЭ=1,503-0,19134*μ=1,503-0,9134*0,879=0,7 эВ

Значения СЭ молекул ПАУ (примеры 1-4), определенные по спектрам поглощения и предлагаемым способом приведены в таблице 1.

Вывод: как следует из таблицы 1, относительная погрешность определения СЭ молекул ПАУ по предлагаемому способу по сравнению расчетными методами составляет 3%.

Следовательно, предлагаемый способ не уступает способу определения СЭ расчетными методами.

Преимущества заявляемого способа заключается в следующем:

1. Возможность расширения класса исследуемых полициклических единений.

2. Возможность применения к многокомпонентным соединениям.

3. Сокращается время определение значение СЭ.

Способ определения сродства к электрону молекул полициклических ароматических углеводородов путем регистрации и исследования спектров поглощения образцов в ультрафиолетовой и видимой области, отличающийся тем, что сродство к электрону определяется по относительному эмпирическому автокорреляционному параметру μ, представляющий собой отношение автокорреляционных функций, вычисленных по электронному спектру, а сродство к электрону определяют по формуле:

СЭ=1,503-0,19134*μ

где - относительный эмпирический автокорреляционный параметр, где - интеграл автокорреляционной функции в УФ-области, - интеграл автокорреляционной функции в УФ- и видимой областях спектра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам скрытой маркировки и идентификации резиновых изделий и может быть использовано в криминалистике и в судебной практике для экспертизы резин физико-химическими способами.

Изобретение относится к фармакогностическому анализу, а именно к идентификации цветков ромашки аптечной. Способ включает анализ растворов, содержащих спиртовые извлечения цветков ромашки аптечной и цветков трехреберника продырявленного, комплексообразователь и буферный раствор с рН, равным 4-5, спектрофотометрическим методом при длине волны 340±2 нм, и при наличии максимума поглощения при указанной длине волны на спектре поглощения извлечения цветков идентифицируют цветки трехреберника продырявленного, а при отсутствии максимума поглощения извлечения цветков при указанных длинах волн идентифицируют цветки ромашки аптечной.

Изобретение относится к УФ-спектрометрическому анализу газообразных соединений. Устройство (20) содержит измерительный канал (5) для того, чтобы вмещать поток пробного газа, окно (16), прозрачное для ультрафиолетового излучения и расположенное на первом конце (5a) измерительного канала (5), источник (11) излучения, генерирующий ультрафиолетовое излучение, который скомпонован для того, чтобы испускать излучение через окно (16) внутрь измерительного канала (5), и спектрограф (3) для измерения ультрафиолетового излучения на втором, противоположном конце (5b) измерительного канала (5).

Изобретение относится к устройству и способу детектирования качества жидкости, используемых в устройствах очистки воды. Устройство детектирования «визуализирует» качество воды в виде видимого излучения вместо преобразования интенсивности ультрафиолетового излучения в цифровую форму и содержит первое окно детектирования, покрытое первым материалом для преобразования принятого первого ультрафиолетового излучения, которое испускается источником ультрафиолетового излучения и проходит через жидкость, в первое видимое излучение.

Изобретение относится к способу количественного определения метанофуллеренов различных степеней замещения в реакционной смеси методом УФ-спектроскопии, заключающемуся в снятии УФ-спектров, построении калибровочных графиков на основе значений второй производной спектра, нахождении по ним уравнений линейной регрессии.

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды и биологических объектов на предмет определения содержания ионов металлов в жидких средах с использованием фотохромных соединений.

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано в контрольно-аналитических лабораториях для стандартизации и контроля качества лекарственных средств.

Изобретение относится к области биотехнологии и касается способа получения непрерывных клеточных линий живых клеток и их применений. Представленный способ включает облучение указанных живых клеток дозой УФ-света от около 20 мДж/см2 до около 300 мДж/см2 при длине волны между около 100 нм и около 400 нм в течение от около 30 сек до 5 мин и отбор клеток, способных к пролиферации после по меньшей мере 20 пассажей.

Настоящее изобретение относится к медицине и описывает Способ измерения in situ нанесения орального агента из средства для ухода за зубами на субстрат, содержащий: (а) контакт субстрата с оральным агентом для нанесения некоторого количества орального агента на субстрат, причем субстрат покрыт слюной, и (b) анализ субстрата с использованием содержащегося в зубной щетке зонда, применяющегося для спектроскопии в ближней инфракрасной (БИК) области или спектроскопии в ультрафиолетовой (УФ) области, причем длина волны, используемая на этапе b), является характерной для упомянутого орального агента, при этом опорный сигнал средства для ухода за зубами без орального агента вычитается из результата анализа для определения количества орального агента.

Изобретение относится к аналитической химии и фармацевтике и может быть использовано для извлечения пуриновых алкалоидов из водных сред с целью их последующего определения.

Изобретение относится к области физических измерений и касается способа определения сродства к электрону молекул полициклических ароматических углеводородов. Способ включает в себя регистрация и исследования спектров поглощения образцов в ультрафиолетовой и видимой области спектра. Сродство к электрону определяется по относительному эмпирическому автокорреляционному параметру μ, представляющему собой отношение автокорреляционных функций, вычисленных по электронному спектру. Сродство к электрону определяют по формуле: СЭ1,503-0,19134*μ, где - относительный эмпирический автокорреляционный параметр, где - интеграл автокорреляционной функции в УФ-области, - интеграл автокорреляционной функции в УФ- и видимой областях спектра. Технический результат заключается в обеспечении возможности применения способа к сложным молекулярным, многокомпонентным и метастабильным веществам, повышении точности и скорости измерений. 1 табл.

Наверх