Mundarija Fizik-kimyoviy tadqiqot usullarining umumiy xususiyatlari va klassifikatsiyasi

1-rasm YaMR spektrograff

2-rasm YaMR Spektrlar piklari
Difraksiya usullari
Difraksiya usullari nurlanishning to'lqin xususiyatlaridan va elektron va neytron zarrachalari oqimidan foydalanadi. Rentgen nurlarining to'lqin xususiyatlari 1912 yilda nemis fizigi Laue tomonidan kashf etilgan. U rentgen strukturaviy tahliliga asos soldi. Zarrachalarning to'lqin xususiyatlari haqidagi gipoteza 1924 yilda frantsuz fizigi Lui de Broil tomonidan ilgari surilgan. Bu gipoteza to'lqin uzunligi l, massa m va harakatlanuvchi zarrachaning u tezligi o'rtasidagi oddiy bog'liqlik bilan ifodalanadi:
1927 yilda elektron diffraktsiyasi hodisasi eksperimental tarzda tasdiqlandi. Keyinchalik neytron diffraktsiyasi aniqlandi.
Difraksion usullarda sochilgan nurlanish intensivligining q sochish burchagiga, ya'ni I (q) funktsiyasiga bog'liqligi o'lchanadi. Bunday holda, tarqalishdan keyingi to'lqin uzunligi o'zgarmaydi.

3-rasm modda diffraksiyasi
Garchi bu uch turdagi nurlanish asosiy diffraktsiya aloqasini qondirsa -da, ular biroz boshqacha tarzda ishlatiladi. Ikkinchisi rentgen nurlari, elektronlar va neytronlarning materiya bilan o'zaro ta'sirining har xil tabiati bilan izohlanadi. Elektronlar eng kuchli tarqalgan. Neytronlar eng kam tarqalgan.
Shuning uchun rentgen va neytron diffraktsiyasi kristallar va boshqa kondensatsiyalangan fazalarni makroskopik o'lchovlarda o'rganish uchun ishlatiladi. Elektron diffraktsiyasi ingichka plyonkalar, sirt va gazlarni o'rganish uchun ishlatiladi.
Kimyoda eng keng tarqalgan ikkita usul qo'llaniladi:
1. NaCl kabi eng oddiy birikmalardan murakkab oqsillargacha bo'lgan kristalli moddalarning uch o'lchovli makonidagi atomlarning koordinatalarini aniqlash imkonini beruvchi rentgen strukturaviy tahlil.
2. Gaz elektronlarining diffraktsiyasi, uning yordamida gazlardagi erkin molekulalarning geometriyasi aniqlanadi, ya'ni kristallarda bo'lgani kabi qo'shni molekulalar ta'siriga uchramaydi.
Bir xil moddalar uchun ikkala usulning ma'lumotlarini solishtirish kristalli maydonning molekulaga ta'sirini baholash imkonini beradi.
Optik usullar
Yorug'likning moddalarda tarqalishi, tarqalishi va yutilishini o'rganish uchun optik usullar qo'llaniladi.Optik usullar natijalari moddalarni aniqlashda, molekuladagi atomlarning o'zaro ta'sirini aniqlashda, molekulalarning qutblanish qobiliyatini hisoblashda, tebranish analizida chastotalarni tayinlashda, erituvchining ta'sir etuvchi tizimga ta'sirini o'rganishda va boshqalarda qo'llaniladi.
Mass -spektrometriya va elektron spektroskopiyasi
Bu usullar guruhi avvalgilaridan farqi shundaki, har qanday nurlanish yoki moddaning zarrachalar oqimining o'zaro ta'siri natijasida boshqa zarrachalar oqimi o'lchanadi. Shunday qilib, mass -spektrometriyada tushayotgan oqim elektron oqimi, ultrabinafsha nurlanish, zaryadlangan atomlar yoki molekulalar oqimi, ya'ni o'rganilayotgan moddaning molekulyar ionlari oqimini hosil qiluvchi ionlar yoki parchalanish natijasida hosil bo'ladigan ionlar bo'lishi mumkin.

4-rasm Toluolning mass spectral analizi
Mass -spektrometriya molekulyar og'irliklarni aniqlash, moddalarni aniqlash, moddalarning kimyoviy tuzilishini aniqlash, bug'lanish va reaktsiyalarning issiqligini, kimyoviy reaktsiyalar mexanizmlarini o'rganish, ionlanish potentsiallari va kimyoviy bog'lanishlarning uzilish energiyasini o'lchash uchun ishlatiladi.
Rentgen elektron spektroskopiya (RES) va optik elektron spektroskopiya (fotoelektron spektroskopiya, OES) usullarida tushgan I₀ nurlanish rentgen yoki ultrabinafsha nurlanishdir. Biroq, mass -spektrometriyadan farqli o'laroq, molekula yoki moddadan chiqarilgan elektronlar oqimining energiyalari o'lchanadi, ya'ni I (E_el) o'lchanadi.
Rentgen nurlari elektronlarni moddalarning ichki qobig'idan chiqaradi. Shunday qilib, RES usuli molekula va moddadagi atom yadrolarining ichki elektronlarining bog'lanish energiyasini aniqlash imkonini beradi. FES usuli molekuladagi atomlarning valentlik qobig'idan ketma -ket ionlanish potentsialini aniqlash uchun ishlatiladi. Bu ikkala usul ham moddalarni aniqlashga va atrofdagi atomlarning turli orbitallardagi elektronlarning bog'lanish energiyasiga ta'sirini tartibga soluvchi qonunlarni o'rganishga imkon beradi.
Dielkometriya va magnitokimyo
Elektr dipol momentlarining kattaligiga yoki moddalarning magnit xarakteristikalariga qarab, tashqi elektr va shunga mos ravishda magnit maydonlar bu maydonlardagi moddaning xatti -harakatlarini maydon bo'lmagan holatga nisbatan o'zgartiradi.
Dielektrik konstantasi e o'lchovlari molekulalarning qutblanishini tavsiflovchi m elektr dipol momentining kattaligini aniqlash imkonini beradi. Bundan tashqari, m qiymati qo'shimcha dizayn sxemalaridan foydalanilganda strukturaviy axborot manbai hisoblanadi.
Magnitokimyoviy tadqiqotlar moddaning atomlaridagi juftlanmagan elektronlar sonini paramagnetizm darajasiga qarab baholash imkonini beradi (paramagnit moddalar magnit maydoniga tortiladi). Diamagnitlar magnit maydon tomonidan tashqariga chiqariladi va uning chiqish darajasi molekulalar va moddalarning elektron tuzilishiga bog'liq. Benzol, naftalin va boshqa aromatik uglevodorodlar molekulalari tekisligiga parallel va perpendikulyar bo'lgan cd molar diamagnit sezuvchanlik o'rtasidagi farq ayniqsa muhimdir. Bu aromatik molekulalar tekisliklarida elektron oqimlari mavjudligini isbotlaydi.