Рефракции

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИПОЛЬНЫХ МОМЕНТОВ И МОЛЬНОЙ

ПОЛЯРИЗАЦИЯ МОЛЕКУЛ. МОЛЬНАЯ РЕФРАКЦИЯ

Различные изменения, которые претерпевают молекулы под воздействием на них внешнего электрического поля, называются поляризацией. Различают ориентационную, атомную и электронную поляризации.

Ориентационная поляризация представляет ориентацию полярных молекул в пространстве в соответствии с направлением внешнего электрического поля. С повышением температуры ориентационная поляризация уменьшается.

Под атомной поляризацией подразумевается относительное смещение атомов, входящих в состав молекулы. Она характеризует смещение положительно заряженных ядер относительно отрицательного полюса.

При электронной поляризации происходит смещение электронов относительно ядра атома.

Атомная и электронная поляризации от температуры не зависят. Сумму электронной, атомной и ориентационной поляризаций называют общей или мольной поляризацией.

Р = Р_а + Р_э + Р_ор = Р_ор + Р_д

Р_д = Р_а + Р_э

Сумму атомной и электронной называют деформационной поляризацией.

При взаимодействии молекул с электромагнитными полями, в частности с видимым светом (l = 4000-8000 А),атомная и ориентационная поляризации не возникают, так как атомы не успевают перемещаться с та кой же скоростью, с которой происходят световые колебания. Электроны реагируют на колебания света. Мольная поляризация при этом равна только электронной поляризации и называется мольной рефракцией

R_m = Р_э

Мольная рефракция обладает аддитивными свойствами и является характерной константой данного вещества.

Аддитивность рефракции используется для выяснения строения органических молекул.

R_m = å n Ri,где n - число атомов

Ri - инкременты мольной рефракции

СН₃-СН₂-СООН - пропионовая кислота

R_m = 3Rc + 6Rн + Rо-гидрокс + Rо-карбокс =

=3×2,418 + 6×1,10 + 1,325 + 2,211 = 17,59 см³/г-ат

Опыт дает 17,68 см³/г-ат.

Широкое распространение получили методы определения дипольных моментов измерением диэлектрической проницаемости паров и разбавленных растворов полярных веществ в неполярных растворителях.

Р = = pN_aa - уравнение Клаузиуса-Моссотти

e - диэлектрическая проницаемость

a - поляризуемость

r - плотность

e = n²

R_m = уравнение Лорентца-Лоренца

r = = r – удельная рефракция

Для полярных молекул характерно неравенство

>

Для полярных молекул Дебай показал

P = = 4/3pN_a(a +)

Для газов

Если переписать уравнение Р = А + В/T, где

А = 4/3pN_aa B =

Построив график зависимости Р от 1/Т, можно по тангенсу угла наклона прямой рассчитать дипольный момент.

Для жидких и твердых веществ

Растворяют вещество в неполярном растворителе и находят зависимость мольной поляризации Р₁₂ от концентрации раствора

Р₁₂ =

Р₁₂ = P₁N₁ + P₂N₂

P₂ =

Далее вычерчивают кривую зависимости поляризации от концентрации, экстраполируют кривую до бесконечного разведения раствора и определяют графически поляризацию вещества при его предельном разбавлении и заданной температур - Р_¥. Вычислив Р_¥ при нескольких температурах строят зависимость Р_¥ = f(1/T) и по tg j вычисляют дипольный момент.

Для одной температуры можно найти дипольный момент следующим образом

P = R_m +

Для газов

m = 1,2815×10^-20 √(Р - R_m)T эл.ст.ед.

Для твердых и жидких веществ

m = 1,2814×10^-20√(Р - R_m)T эл.ст.ед.

Дата добавления: 2014-01-07