Способ определения дипольного момента молекулы газа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 О 01 М 22 ИЙ ИОАН ЬСТ юл, Р 46 А.Ф.КрупноВ,А.Скворц икладной ф вэики А 621. 311, Осипольным т,3,39 (088:8)в О.А, и др.моментам, М151.Шавлов А,19 б 5, с.229 правочнвНаука иоспектототип) 2. Таунсскопия. М ИЯ ДИПОЛЬ- А,. основан зе газа с лучения и ы перехода ающий- еделения Р =8) 1 0перехгаза где 40 - частот пробно давлена молекул ри нулево ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВ(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН НОГО МОМЕНТА МОЛЕКУЛЫ ГАЗ ный на спектральном анали помощью микроволнового из измерении смещения частот молекулы газа, о т л и ч с я тем, что, с целью опр,.ЯО 61061013 А ОБРЕТЕНИЯ диполэарансокращс извмолеки измеперехление ного момента молекулы газа с е неизвестным спектром, при ении времени, в эталонный газ стным дипольным моментом цо лы вводят молекулы пробного газа ряют частоту 1 конкретного да молекул пробного газа и давалонном газе, затем мое пробного газа вводятгаз и измеряют частоперехода молекул пробавление Р в исследуемомьный момент м молекулыгаза определяют по Р вэт лекулы того ж в исследуемый ту 12 того же ного газа и д газе, и дипол исследуемого ФормулеИзобретение относится к техникеизмерений на СВЧ и может использоваться для исследования физическихи химических свойств газов.Известен способ определения дипольного момента молекулы газа, основанный на использовании зависимости диэлектрической проницаемости Егаза от его температуры Т в соответствии с которым исследуемый газпомещают в ячейку, содержащую измерительный конденсатор, и измеряют значения емкости измерительного конденсатора и плотности газа при нескольких значениях температуры Т газа,причем для каждого определенного эна чения Т из этих данных определяютсоответствующие ей значения диэлектрической приницаемости Е газа и строят эависимотсь Еот Т " . По тангенсу угла наклона полученной прямойи измеренной плотности газа определяют дипольный момент молекулы исследуемого газа Г 13.Недостатками известного способаявляются необходимость проведения измерений в широком (порядка 100 0) диапазоне температур, что требует значительных временных затрат, принципиально неустранимые систематическиеошибки в измерениях, обусловленныеадсорбцией, конденсаций вещества и З 0другими поверхностными эФфектами напластинах измерительного конденсатора, стенках и других деталях ячейки,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является спо-. 35соб определения дипольного момента.молекулы газа, основанный на спектральном анализе газа с помощью микроволнового излучения и измерениисмещения частоты перехода молекулы 40газа Г 2 3Однако данный способ не позволяетопределить дипольный момент молекулы газа с заранее неизвестным спектром. Кроме того, он требует значительных временных затрат, посколькунеобходимая для осуществления способа идентификация спектра являетсясложной и трудоемкой процедурой даже при хорошем разрешенном спектрепоглощения молекул исследуемого газа,особенно для случая впервые синтезированных веществ,Цель изобретения - определениедипольного момента молекулы газа сзаранее неизвестным спектром, присокращении времени.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу определения дипольного момента молекулы газа, основанному на спектральном анализе газа с помощью микроволновогоизлучения и измерения смещения частоты перехода молекулы газа, в эталон.ный гаэ с известным дипольным моментомэ молекулы вводят молекулы , 65 йробного газа и измеряют частоту ., конкретного перехода молекул пробного, газа и давление РЭ в эталонном газе, затем молекулы того же пробного газа вводят в исследуемый гаэ и измеряют частоту 12 того же перехода молекул пробного газа и давление Р в исследуемом газе, и дипольный момент и, молекулы исследуемого газа определяют по формулег оА:М р1 огде 4 о - частота перехода молекулпробного газа при нулевомдавлении.Данный способ основан на использовании эмпирической прямо пропорциональной зависимости между дипольным моментом молекулы исследуемого газа и смещением частоты линии поглощения, частоты перехода, заранее выбранного, молекулы пробного газа, кбторое возникает под действием электрических полей молекул исследуемого газа на молекулы пробного газа.Способ реализуется следующим образом.В измерительную ячейку спектрометра помещают эталонный газ, т.е. газ, дипольный момент р. молекулы которого известен, вводят в него молекулы пробного газа так, чтобы изменением давления газа в ячейке можно пренебречь, и измеряют частоту 1 заранее выбранного перехода молекул пробного газа и давление РЭ в ячейке, Далее, в аналогичную или ту же освобожденную от предыдущего газа ячейку помещают исследуемый газ, вводят в него молекулы того же газа и измеряют частоту 1 тогоже перехода молекул пробного газа и дав" ление Р в ячейке. При этом, как и в первом измерении, в исследуемый газ вводят небольшое количество молекул пробного газа, чтобы давление Р в эталонном газе практически не менялось. Измерения в эталонном и исследуемом газах проводят при одной и той же, например комнатной температуре, По измеренным величинамР, Р определяют дипольный момент,к молекулы исследуемого газа иэ соотношения где 1 о - частота выбранного переходамолекул пробного газа при нулевом давлении.Имеются табличные значения о для различных газов, Выбор пробного газа определяется следующими условиями: во-первых, линии перехода молекул10 б 1013 Составитель Л,КузнецоваТехред.И.Метелева Корректорв.Бутяга Редактор Т, Митейко Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий 11303 о мюЗаказ 10030/45 5, М сква, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатент, г.ужгород, ул,Проектная, 4 пробного газа должны быть достаточ,но интенсивными (отношение сигнал/шум ъ 10000 при 100 концентрациигаза) в диапазоне частот имеющегосяспектрометра 1 во-вторых, величинасмещения частот линий перехода пробного газа давлением должна быть достаточно большой по сравнению с погрешностью измерения частот переходас помощью микроволнового спектрометра, которая обычно не превышает10-20 кГц. Для выполнения указанныхтребований в качестве пробного газа можно выбрать гаэ с большим дипольяым моментом молекулы, например мояекулы аммиака или воды. В качестве эталонного газа может быть выбран любой газ, дипольный момент которого известен.Данный способ принципиально не требует знания спектра исследуемого газа и тем самым исключает необходимость .такой трудоемкой процедуры, как идентификация газа. Кроме того способ требует значительно меньших временных затрат.