Использование различных диапазонов электромагнитного излучения в химических и биологических исследованиях

Приблизительные диапазоны длин волн для различных участков электромагнитного спектра

Название излучения	Волновой диапазон
гамма – лучи	0,003-0,3 Å
Рентгеновские лучи	0,3-100 Å
Далекое ультрафиолетовое	100-2000Å
ультрафиолетовое	200-400 нм
видимое	400-800 нм
Ближнее инфракрасное	0,8-2,5 мкм
инфракрасное	2,5-15 мкм
Далекое инфракрасное	15-200 мкм
микроволновое	0,2-7,0 мм
радарное	7-100 мм
сверхвысокочастотное	10-1000 см
ультравысокочастотное	10-100 м
Радиоволны	100-10000 м

В Таблице 1 приведены приблизительные границы участков элекромагнитного спектра в общепринятых единицах.

Многие исследователи предпочитают рассматривать частота ν (ню) или волновое число ω. Частота- это число колебаний в секунду, или, иными словами, число полных волн, проходящих через фиксированную точку пространства в единицу времени. Частота выражается в герцах (Гц), т.е. числом колебаний в секунду. Длина волны – расстояние, необходимое для одного полного колебания. Частота связана с длиной волны соотношением:

ν = с/λ, где с – скорость света, равная 3· 10¹⁰ см/с.

Волновое число – это число длин волн, умещающихся в одном см, оно измеряется в см^-1 и обратно длине волны, выражаемой в см. Обычно при работе в видимой и ультрафиолетовой областях пользуются длинами волн, а в инфракрасной области – частотами и волновыми числами.

Химиков интересуют различные диапазоны электромагнитного спектра. На заре спектроскопии почти любая информация, извлекаемая из экспериментов, была чрезвычайно полезной, несмотря на то, что в то время исследователи не всегда понимали физическую природу наблюдаемых ими явлений. Классическим примером служит замечательная работа Мозли. Не зная, как и почему рентгеновское излучение испускается веществами при бомбардировке их катодными лучами, он смог обосновать понятие атомного номера, изучив положение характеристических линий в спектрах рентгеновского излучения элементов, и устранил тем самым существовавшие в то время неясности в периодической таблице Менделеева. В спектроскопии, как и в большинстве других областей науки, чисто эмпирические результаты нередко бывают чрезвычайно ценными.

Теперь ученым известно, какие структурные особенности вещества связаны с той или иной частотой электромагнитного спектра. Наиболее интересные с химической точки зрения участки спектра приведены в Таблице 2 вместе с названиями соответствующих методов и характером получаемой информации.

Таблица 2

Тип излучения	Название метода	Получаемая информация
1	2	3
1	2	3
Рентгеновские лучи	Рентгеноструктурный анализ	Структура молекул и расположение атомов в кристаллах, форма молекул, межатомное расстояние
Ультрафиолетовое и видимое	Спектроскопия в ультрафиолетовой и видимой областях спектра	Переходы валентных электронов с одного энергетического уровня на другой
Инфракрасное	Инфракрасная спектроскопия	Колебание и вращение атомов и групп в молекулах
Микроволновое	Микроволновая спектроскопия	Вращение групп в молекулах
Сверхвысокие частоты и радиоизлучение	Спектроскопия ядерного магнитного резонанса	Магнитные свойства ядер, характеристика химического окружения атомов внутри молекул, т.е. электронная структура молекул

Основная литература (1осн. [22-25])

Контрольные вопросы

1. Фотохимия как раздел физической химии.

2. Связь фотохимии с другими науками.

3. Значение химии и ее применение в полиграфии.

4. Определение понятия «фотохимия».

5. Типы электромагнитного излучения

6. Фотосинтез как важная фотохимическая реакция

7. Единицы измерений длин волн электромагнитного спектра, перечислить

8. Определения понятий «электромагнитный спектр», «длина волны», «частота»,

«волновое число»

Дата добавления: 2014-11-16