|
|
|
Главная --> Справочник терминов Электромагнитным излучением Рис. 21. Схематическое изображение электромагнитных колебаний в луче обыкновенного и поляризованною Рис. 78. Спектр электромагнитных колебаний Спектрометры различных типов предназначены для снятия абсорбционных спектров в сравнительно узком диапазоне электромагнитных колебаний. Они состоят из генератора электромагнитного излучения, разрешающего устройства для получения спектра электромагнитного излучения, кюветы или другого приспособления, в которое помещается исследуемое вещество, и детектора для обнаружения области поглощения: Энергия электромагнитных колебаний в УФ- и видимой областях, поглощенная веществом, расходуется на переход валентных электронов а- и я-связей, а также n-электронов (неподеленные пары электронов) на разрыхляющие орбитали с более высокой энергией ( Широко используются в химии различные формы взаимодействия вещества с электромагнитным излучением: рассеяние света при нефелометрии, определение показателя преломления, оптического вращения. Особенно часто для характеристики соединений используются спектры поглощения в различных областях электромагнитных колебаний. Поглощение в области видимого или ультрафиолетового спектра характеризует электронные свойства молекул. Инфракрасные спектры отражают колебания ядер. Наконец, дифракция рентгеновских лучей открывает возможность устанавливать геометрию молекул, чему служат также электронография и нейтронография. Дополнительную информацию о строении молекул может дать резонансная у-спектроскопия (эффект Мессбауэра). Люминесцентные свойства молекул, определяющие эффективное промышленное применение органических люминофоров, связаны, как установлено в последнее время, относительным расположением ял * и пл. * синглетных и триплет-ных возбужденных состояний. Это расположение зависит в свою очередь. от структуры молекулы и взаимодействия ее с растворителем. Таким образом, анализ структурных особенностей молекул позволяет в некоторых случаях проводить направленный синтез органических люминофоров. - Фотохимическое действие излучения зависит, во-первых, от энергии электромагнитных колебаний, возбуждающих молекулу, и, во-вторых, от собственных спектральных характеристик, связанных с описанными электронными переходами. Энергия кванта электромагнитного излучения определяется по формуле Эйнштейна Обработка полимеров в плазме газового разряда и особенно в безэлектродной плазме является более корректным способом выявления структурного рельефа полимеров. При создании определенных условий (рабочая среда, частота и энергия электромагнитных колебаний) в камере между электродами возникает высокочастотный газовый разряд. Установлено, что средняя энергия наиболее подвижных частиц плазмы газового разряда составляет 4—8 эВ. Значение энергии диссоциации химических связей в углеродном скелете изменяется в пределах от "2,6 до 8 эВ (исключение составляет С=С-связь, энергия диссоциации которой равна 10 эВ). чтобы амплитуда ССИ была максимальной. Ширина 180-градусного импульса устанавливается по максимальному значению амплитуды эхо. Генератор является источником электромагнитных колебаний, однако на катушку измерительной ячейки 5 эти колебания подаются только во время действия импульсов. Соответствующая длина волны электромагнитных колебаний всегда находится в диапазоне радиоволн, и поэтому эти импульсы называются радиочастотными. Если химическое соединение облучать электромагнитными волнами, оно может вступать в физическое взаимодействие с излученном. При этом волны, •отличающиеся между собой длиной, поглощаются веществом неодинаково. •Спектр поглощения (абсорбционный спектр) получают при графическом изображении зависимости величины поглощенных электромагнитных колебаний от частоты v, волнового числа v или длины волны А, (см., например, рис. 88, 93). Визуальные методы основаны на использовании электромагнитных колебаний с длиной волны, намного меньшей размеров изучаемого объекта. Разрешающая способность микроскопов ^м определяется длиной волны излучения ?., показателен преломления среды между образцом и линзой ппр и углом приема линзы йм й„ Л/(ппр$тОм). К визуальным методам относятся, световая и электронная микроскопия. ставле на схема электромагнитных колебаний луча обычного света, которые Данный метод получения оксида кальция и углекислого газа заключается в том, что нагрев известняка (мела) до температуры разложения осуществляют электромагнитным излучением сверхвысокочастотного диапазона, без внесения, в отличие от применяемого в промышленности метода, дополнительных компонентов в сырьевую смесь. Основное отличие этой установки от традиционной печи обжига состоит в том, что нагрев природного сырья проводят электромагнитным излучением СВЧ-диапазона. Схема СВЧ-установки разложения СаСОэ приведена на рис. 5. Известняк фракционированный, загружается в бункеры 2, откуда подается в реактор 4. Электромагнитное излучение, создаваемое генератором 1, направляется в реактор 4, где протекает реакция диссоциации, образуется СаО и СО3. Из верхней части реактора, через штуцеры 8, производится отвод образующегося газа СОз, отдающего часть своего тепла известняку, поступающему в реактор сверху из загрузочных бункеров, что позволяет эффективнее использовать энергию электромагнитного излучения. Создание в реакторе постоянного разряжения повышает конверсию карбоната кальция так как снижение давления приводит к смещению равновесия реакции в сторону протекания реакции разложения СаСО5. Таким образом, проведенные исследования позволяют предложить принципиально новый способ определения активности катализаторов, основанный на взаимодействии последних с электромагнитным излучением СВЧ диапазона и разработать компактные быстродействующие устройства для определения активности. Электронное возбуждение полимерной сетки может быть вызвано электромагнитным излучением (свет, ультрафиолетовое излучение, у-излучение) или облучением частицами. Для передачи энергии соударения частиц или кванта излучения электрону необходимо, чтобы энергия оказалась достаточной для перехода последнего в возбужденное состояние и чтобы существовал механизм взаимодействия. При облучении светом в видимой части спектра фотон, скажем, длиной волны 330 нм обладает достаточной энергией для разрыва С—С-связи.. Однако фотон не будет поглощаться алканами, и в них нет электронных состояний с такой же или меньшей энергией возбуждения. Для эффективного разрыва связей фотон должен поглощаться и взаимодействовать с электроном связи. Подобное взаимодействие происходит либо непосредственно, либо косвенно с помощью механизмов переноса энергии путем диффузии экситона, одноступенчатой передачи или поглощения флюоресцентного света, испускаемого той же самой или другой (примесной) молекулой [11]. Природа и последовательность этих важных процессов, которые определяют фотохимическую стабильность (или нестабильность) полимеров, не будут здесь подробно рассматриваться. Интересно, однако, определить уровни энергии, на которых начинается возбуждение электронов или ионизация молекул, и изменения энергии связи, вызванные в свою очередь возбуждением или ионизацией. 9.4. Применение метода фиолетового, видимого и инфракрасного радиотермолюминесценции диапазонов с высокомолекулярным ве-для изучения молекулярной ществом. При поглощении света полиме-подвижности в полимерах рОМ часть энергии электромагнитных волн преобразуется в энергию вторичного излучения или превращается в различные формы внутренней энергии. Наиболее важные оптические свойства полимеров — поляризованная люминесценция и ра-диотермолюминесценция (РТЛ). Оба эти явления обусловлены способностью молекул и атомов высокомолекулярных веществ, возбужденных электромагнитным излучением, испускать свет. Для полимеров в зависимости от длительности испускания света характерны также коротковременная флуоресценция и длинновременная фосфоресценция. С помощью поляризованной люминесценции и радиотермолюминесценции можно изучать кинетические и фазовые переходы в полимерах, а также их конформационные и полиморфные превращения [71]. Для более удобной регистрации этих видов свечения в полимеры иногда вводятся специальные вещества, играющие роль люминесцентных меток [9.1; 9.2]. Оптические свойства полимеров определяются строением электронных оболочек атомов, из которых состоят молекулы. Оптические свойства полимеров, характеризующие их взаимодействия с электромагнитным излучением, обычно изучаются в диапазоне длин волн X = v/v (где v — скорость, a v -у- частота излучения) примерно от 10~4 до 10~9 м, что эквивалентно изменению частот от 1017 до 1012 Гц. Этот спектральный диапазон разделяется на три поддиапазона: ультрафиолетовый (3-10~9—4-10~7м); видимый ((4-н8)Х Х10~7 м )и инфракрасный (8-10~7—10~4 м). Электромагнитное излучение может проходить через полимер (пропускание), отражаться, поглощаться, преломляться и рассеиваться в нем. В реальных условиях чаще всего имеет место сочетание этих явлений. 9.1.1. Явления при взаимодействии излучения с веществом Широко используются в химии различные формы взаимодействия вещества с электромагнитным излучением: рассеяние света при нефелометрии, определение показателя преломления, оптического вращения. Особенно часто для характеристики соединений используются спектры поглощения в различных областях электромагнитных колебаний. Поглощение в области видимого или ультрафиолетового спектра характеризует электронные свойства молекул. Инфракрасные спектры отражают колебания ядер. Наконец, дифракция рентгеновских лучей открывает возможность устанавливать геометрию молекул, чему служат также электронография и нейтронография. Дополнительную информацию о строении молекул может дать резонансная у-спектроскопия (эффект Мессбауэра). Известны инфракрасные спектры испускания, отражения и поглощения. Однако наибольшее распространение в ИК-спектроскопии получил абсорбционный метод, т. е. метод, с помощью которого в результате взаимодействия вещества с электромагнитным излучением получают спектры поглощения. Преимущество этого метода состоит в том, что спектр поглощения можно получить, располагая лишь небольшим количеством вещества (доли см3) в любом агрегатном состоянии, в растворе, при разных температуре и давлении, вещества, окрашенного и непрозрачного в видимом свете, люминесцирующего и т. п. С помощью неспектроскопических оптических методов не снимают спектры, не изучают переходы между характеристическими энергетическими состояниями, но исследуют взаимодействия между электромагнитным излучением и веществом, которые приводят к изменению направления или физических свойств электромагнит- ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ВЕЩЕСТВА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ Взаимодействие вещества с электромагнитным излучением разной длины волны сопровождается различными физическими процессами. При избирательном поглощении энергии света изменяется энергетическое состояние макромолекулы в результате таких внутримолекулярных процессов, как переходы электронов, колебания атомных ядер, вращение ядер, электронов, атомных групп, поступательное и вращательное движение молекулы как целого.  Эмульсионной полимеризацией Энергетические параметры Энергетических параметров Энергетически невыгодной Энергетического взаимодействия Энергичное перемешивание Энергичном механическом Энергичном взбалтывании Энергично перемешивать |
- |
Навигация