Способ измерения дипольных моментов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ Сеез Сееетскнк Сецналнатимесиив Республик.(2) Заявлено(2 бЛ 277 (21) 2560340/18-25 с присоединением заявки Йо -Государственный комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(088.8) Дата опубликования описания 05.06.80(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИПОЛЬНЫХ МОМЕНТОВ температурного коэффициента диэлектрической проницаемости раствора.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений,Цель достигается тем, что к исследуемому раствору прикладывают одновременно напряжение высокой (Б ) и низкой Щ ) частот и дополнительно измеряют разность между статической и высокочастотной диэлектрическими проницаемостями раствора, связанную с дисперсией диэлектрической проницаемости этого раствора на низкой и высокой частотах Г и йЬ, которы 1 е выбирают из условия й ,Еь,. )7 й, причем концентрацию раствора выбирают так, чтобы удовлетворялось требование М . Мрф , а дипольный момент вычисляют по ормуле Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению дипольных моментов молекул.Известно измерение дипольных момен" тов молекул, основанное на определении ориентационного эффекта полярных молекул под воздействием внешнего электрического поля (1).Однако известный способ недостаточно точен.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения дипольных моментов молекул веществ, растворенных в неполярных растворителях, основанный на оп ределении зависимости статической диэлектрической проницаемости раствора и определении зависимости последнейот концентрации раствора (21,20Известный способ измерения диполЬ- ных моментов трудоемок и,имеет ограниченную точность, в связи с относительно низкой точностью измерения приращений концентраций Растворейного 5 вещества и соответствующих приращений диэлектрических проницаемостей с принимаемым допущением об отсутствии у вещества атомной поляризации и в свя" ,зи.с дестабилизирующим проявлением 30 Е - частота,на которойне проявляются атомная и ориентационная поляризации молекул; й 1, - частота, на которойне проявляется ориен" тационная поляризация молекул;737621- время релаксации молекул)Гн - частота, соответст"вующая статическойдиэлектрической проницаемости)К - постоянная Больцмана;Т - температура, К)Ид - количество молекулисследуемого поляр-"ного вещества в единице объема16И - концентрация непоРлярного растворителю6 иЕЗ диэлектрические проницаемости растворителя и растворенного веэщества;дб(Е - р)- разность диэлектрик.рческих проницаемостейраствора, соответствукщих ее значениям на щнизкой (Е ) и высоккой (Г ) "частотах.Поляризация раствора Р, при измерении на низкой частоте Е включает в себя ориентационную поляризацию растворенного вещества Ри деформационные поляризации растворителя Рр. и растворенного вещества Р, т. е.рР1( ) Р приГ рави заций ра еществ а Поляризация раствораренин на высокой частоме деформационных полярителя и растворенногои Р т. е. зм с тво 2 Р =Р рдуфрд.д.Равенство удовлетвояетсявыполнении условия, ( Емость выполнения которогоуравнения Дебая только при , необходиследует иэ ст (3)Р ь 1(ат,)где Я - диэлектрическая проницаемость вещества, измеренная ффна частотах, при которыхне йроявляется ориентационная поляризация и определяет вклад электронной и атомных поляризуемостей 306 - диэлектрическая проницае. ст.мость вещества, измереннаяна низких частотах, когдаона определяет вклад ориентационной, атомной и элект"ронной поляриэуемостей;Ф=ЯЮ;Ф - рабочая частота . измеренияФ- время релаксации молекулы.Рабочую частоту О, при измерениивыбирают, исходя иэ условия (О Ф ) СС 1. Этому условию практически во всех случаях удовлетворяют вое частоты менее 106 Гц, которые удобны и общеприняты в измерительйой технике при определении емкостей.во дипольных молекул где ив един оличобъем На фиг, 1 представлены частотныезависимости С в соответствии с уравнениями, используемыми при выводе рас"четной формулы (б), поясняющие предлагаемый способ измерения дипольныхмоментов; на фиг. 2 - устройство, реализующее предлагаемый способ измерения,Способ сводится к подготовке раствора с иевзаимодействующими полярными молекулами в неполярном растворителе с 6 и одновременному измерениюдиэлектрйческих проницаемостей Ери бр соответственно на частоте щ,когда имеет место вклад ориентационной поляризуемости в общую величину поляриэуемости молекул, и на частотео), когда ориентационная поляриэуемость уае не проявляется в связи синерционностью переориентации моле-,кул под воздействием высокочастотного поля Ш, с последующим расчетомр . Условие невзаимодействия мещ 1 уполярными молекулами йц.Нр -д- вы-бирается иэ условия, которое вРолняется при измерениях дипольных моментов веществ в газовой фазе (1 методДеба я),Измерительная ячейка 1, котораязаполняется раствором с исследуемымВеществом, представляет собой конструкцию иэ двух электродов, выполняющую Функции электрического конденсатора (при измерении 6 ) и открытогорезонатора (при измерении бб) . Электрический конденсатор 1 включается всхему 2 измерения емкости (С), а открытый резонатор 1 в схему 3 измерения собственной частоты (й) . Иэмеряе.мые параметрыСцй являются результаРабочую частоту ГЬ выбиают, исходя иэ условия фде 9 соот" еетствии с этим условием диэлектрическую проницаемость предельно разбавленного раствора измеряют на частоте, при которой уае не проявляется орйентационная поляризация, но еще не проявляется атомная поляризация.В соответствии с уравнением Клауэиуса-Иоссотти можно (1) и (2) переписать в видеей 2 ЪАА Мт Ъ АРЕЭ -( 4 фКЬ 4 я"р (я)ВО+2 Ъ АА Ъ АРОтсюда следует(8) порци я выизме ширит зме стр Ьр) ертизевочникая школьные.рбтотип) том преобразования измеряемых значе ний Ест и Еб/где й - расстояние между электродамиизмерительной ячейки)8 - площадь электрода измерительной ячейки)п - количество полуволн, укладывающихся на длине йс - скорость света. ФОПреобразование осуществляется с помощью блоков 4 и 5. Соответствующие сигналы с преобразователей 4 и 5 одновременно поступают на устройство б, с помощью которого выделяется раз ность диэлектрических проницаемостей ЬС н выполняется решение уравнения (б), и с которого результат обработки сигналов подается на индикаторное устройство 7, осуществляющее непосред) ственную регистрацию информации в единицах диполъного момента.Возможность непосредственного измерения р следует иэ воэможности нормирования концентрации И и температуры Т к заданным значенйям. Т, е. при измерении р переменной величиной является приращение дЬСстр-ьр, которое непосредственно измеряется, а уравнение прибора можно представить в где - коэффициент пр ,ональности.Предлагаемый способ благода сокой точности и быстродействию рений позволяет существенно ра экспериментальные возможности рений дипольных моментовформула изобретения Способ измерения дипольных моментов молекул веществ, растворенных в 45 неполярных растворителях, заключающийся в измерении статической диэлектрической проницаемости раствора и определении зависимости последней от концентрации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, к исследуемому раствору прикладывают одновременно напряжение высокой и низкой частот и дополнительно измеряют разность между статической и высокочастотной диэлектрической проницаемостями раствора, связанную с дисперсией диэлектрической проницаемости раствора На низкой и высокой частотах Йн и Еб, которые выбирают иэ условия ЙяфЙь Гпричем концентрацию растворавыбирают так, чтобы УдовлетвоРЯлось тРебование Бб Яр. а дипольный момент вычисляют по форР у муле частота, на которой не проявляются атомная и ориентационная поляризации; время релаксации," частота, соответствующая статической диэлектрической проницаемости;частота, на которой не проявляется ориентационная поляризация;постоянная Больцмана;температура, К; концентрация неполярного растворителя и исследуемого полярного вещества; диэлектрические проницаемости раство- рителя и растворенного в нем полярного вещества;разность между диэлектрическими про" ницаемостями раствора, соответствующих ее значениям на низкой (Г) и высокой (Г ) частотах,Источники информации, принятые во внимание при эксп (1. Осипов О, А. и др. Спра ,яо дипольным моментам.Высш "ла , 1971.2. Иинкин В. И. и др. Липо моменты в органической химии Химия, 1968, с. 21-62 (пРедактор В. Раман Составитель. А. ПлатоТехред Н.Ковалева Шекма т акаэ 25 Подписи илиал ППП фПатент, г, Уигород, Ул. Проектна ЦНИИПИ О 3035, ИТираз 1019Государственногелам изобретеннква, й, Рауыс комитета СССР и открвтийкая наб., д, 4/5