Способ измерения параметров молекулярного взаимодействия в жидкости

ОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН ЕТЕНИЯ ИОАН ИЕ У РАМЕТРОВ М ИЯ В МИДКО я к области а именноСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕП(71) Киевский государственный униве ситет им. Т.Г.Шевченко(56) Голиков В. В. и др. Рассеяние холодных нейтронов на воде и других органических веществах. Препринт Р 1903, Объединенный институт ядерных исследований. Лаборатория нейт ронной физики. Дубна, 1964.Гилсон Т., тендра П. Лазерная спектроскопия КР в химии. М.; Мир, 1973, с, 199-200. 4 С 01 О 21/65(57) Изобретение относприкладной спектроскоп спектроскопии комбинационного рассеяния света. Целью является повышениеинформативности получаемых результатов. В спектре комбинационного рассеяния света жидкости измеряют полуши.рину полосы невырожденного фундаментального колебания. Измеряют полуширину логосы второго обертона этого колебания. На основе измеренныхвеличин вычисляют среднее время оседлой жизни молекулы во временном положении равновесия в жидкости между двумя прыжками, 1293587Изобретение 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 взаимодей 15 ствий в жидкости, а также в прикладной ядерной физике при решении вопро. сов термализации нейтронов в конденсированных водородосодержащих средах.2 ОЦель изобретения - повышение информативности получаемых результатов,При переходе молекулы из свободного состояния (разреженный газ) в жидкость она теряет свою первоначаль ную симметрию. Квантовохимической причиной понижения симметрии молеку-, лы, т,е, деформации, является межмолекулярное взаимодействие (ММВ) в области ближнего порядка жидкости, 30 отсутствующее в разреженном газе, Вследствие этого в спектре комбинационного рассеяния света (КРС) жидкости становятся активными (индуцируются ММВ) фундаментальные колебания, запрещенные правилами отбора в спектре КРС свободной молекулы (разреженного газа). Полуширина полос невырожденных фундаментальных колебаний, активность которых инду О цирована в спектре КРС 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 равновесияопределяется темперурой жидкости Т и средней энергией активации трансляционного прыжка молекулв жидкости Е:-ехр (Е/КТ), гдеК - постоянная Больцмана. Вклад в уширение полосы невырожденного фундаментального колебания (в данном случае запрещенного правилами отбора в спектре КРС свободной молекулы, активность которого в спектре КРС .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 зависимостивыражения Г --- Г , представляю ьщего собой уширение полосы невырожденного фундаментального колебания, запрещенного правилами отбора в спектре КРС свободной молекулы, активность которого в спектре КРС жидкости индуцирована ММВ, обусловленное конечным средним временем существования стационарного ближнего окружения молекулы, т.е. конечной средней энергией активации трансляционного прыжка молекулы в жидкости. В коор 1динатах 1 п(Г --- 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.1Для измерения среднего времени оседлой жизни молекулы во временном положении равновесия в жидкости меж. ду 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 КРС 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,ДорофеевРедактор Е,Копча Техред М.Ходанич Корректор М.Самборская Заказ 377/46 Тираж 777 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,4 чения времени накопления сигнала в системе фотоэлектронной регистрации спектрометра.Для реализации предлагаемого способа используют спектрометр комбинационного рассеяния света ДФС, работающий в паре с лазером ЛГ(= 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 ДФСпри регистрации спектра КРС 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 кВ, фокусное расстояние микрообъектива осветителя 4, темпераотура жидкости в кювете 20+5 С,Для измерения полуширин соответствующих полос применяют известную в спектроскопии КРС 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,За 20 мин с момента включения спектрометра и лазера в спектре КРС жидкого бенэола измерена полуширина полосы невырожденного фундаментального колебания 18 (В ) = 703,8 см (Г = 16,0+0,8 см ), запрещенного правилами отбора в спектре КРС свободной молекулы бензола, активность которого в спектре КРС жидкого бензола индуцирована М 1 Е и полуширинаполосы его первого обертона 2(А )1404,1 см (Г = 4,1+0,09 см)типы колебаний указаны для группысимметрии свободной молекулы бенэола 01,. Подстановка полученных числовых значений в рабочую формулупает10 с = (0,76+0, 10) 1 О с .Аналогичная величина, измереннаяизвестным способом, основана на рассеянии холодных нейтронов исследуе мой жидкостью, составляет о- (О 2 1,5) 10 1 с,Изобретение позволяет за счет измерения указанных параметров упростить и повысить точность измерений 20 и повысить его информативность. формула изобретения Способ измерения параметров моле кулярного взаимодействия в жидкостипутем облучения жидкости монохроматическим световым излучением и регистрации спектров комбинационного рассеяния света, по которым судят о па раметрах межмолекулярного взаимодействия, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения информативности получаемых результатов, измеряютполуширину полосы невырожденного фундаментального колебания, закрепленного правилами отбора в спектре комбинационного рассеяния света свободноймолекулы, а также полуширину полосывторого обертона этого колебания и 40 их зависимость от температуры и на основе измеренных величин определяютсреднее время оседлой жизни молекулыво временном положении равновесияв жидкости и среднюю энергию аквита ции трансляционного прыжка молекулы.