Moleculara refractie - studopediya

Refracția luminii - o schimbare de direcție a razelor de lumină într-un mediu cu indice de refracție variabil. Refracția luminii este cazul special al unei schimbare bruscă în direcția razelor la interfața dintre două medii cu indici de refracție diferiți.

Cauza acestor fenomene din punct de vedere al fizicii clasice este interacțiunea câmpului electric al undei de lumină cu taxe elementare. val eficace atom câmp electric pretensionează electron exterior din poziția sa de echilibru, și dobândește momentul atom de dipol indus

unde # 945; - atomi polarizabilitatea (sau molecule), E - câmp electric al undei incidente. momentul dipolar atomic variază cu frecvența luminii incidente, iar atomul devine o sursă secundară de valuri coerente. oscilații de electroni sunt întârziate în fază în raport cu unda de lumină originală, astfel ca undele secundare sunt emise cu o întârziere. Domeniul undelor secundare se adaugă la câmpul original al undei de lumină, care provoacă o decelerare a undei electromagnetice rezultată.

Teoria electronului clasice de a asocia materialul indicele de refracție la caracteristicile microscopice ale mediului - densitatea și polarizabilitatea de electroni, în funcție de natura atomilor sau moleculelor și frecvența luminii.

Prin caracteristici microscopice, de obicei, nu se exprimă indicele de refracție și refracția moleculare asociate:

unde R - refractie moleculară [cm3 / mol],

M - masa moleculară [g / mol],

# 961; - densitatea [g / cm3],

NA = 6023 # 8729, 10, 23 - numărul lui Avogadro [mol -1],

- refracție specifică [cm3 / g].

refractie moleculara - o cantitate fizică ce caracterizează polarizabilitatea a moleculei, pentru a fi exact - 1/3 mol de substanță. măsurarea acestuia se bazează pe măsurarea indicelui de refracție și densitatea substanței.

Diferite modele ale structurii materiei duce la oarecum diferite expresii pentru funcția f (n); cel mai frecvent folosit formula de Lorentz-Lorentz conform căruia .Aici nu este utilizat sistemul SI, iar vechiul sistem CGS, sub care se prezintă date în cele mai multe cărți de referință chimice. După cum se vede în ultima parte cu formula (6), refracția molecular nu depinde de temperatura și densitatea și, prin urmare, presiunea și starea de agregare este doar o măsură a polarizabilitatea # 945; molecule:

adică, o caracteristică a unui compus chimic.

Valorile R din spectrul vizibil se caracterizează prin polarizabilitatea electronic a moleculelor materiei. Atunci când dizolvarea este componentele polarizabilitatea neschimbate, soluțiile Refracția Ri compus din componente refracție:

unde xi - i th concentrația de component în fracții molare.

Regula aditivitate soluții refracții moleculare permite calcularea solide R dizolvate. Mai mult, aditivitate refracția moleculare observate aproximativ pentru compușii puri. Pentru compușii ionici este egal cu suma de refracție ionic (vezi. Tabelul 1 din Anexa).

Clorură de potasiu EXEMPLUL 1

Calculat Rth (KCl) = R (K +) + R (CI -) = 2,2 + 8,7 = 10,90;

Masa molară M (KCl) = 74,56 g / mol;

densitate # 961; (KCl) = 1,985 g / cm3;

Indicele de refracție pentru sodiu D linie galbenă la 20 de grade Celsius nD 20 (KCl) = 1,490; apoi calculată din experimentul

obținem o eroare # 916; R = 0,04 și eroarea relativă sau 0,4%.

Compușii refracției moleculare cu legături de valență pot fi reprezentate ca suma refracției atomic (vezi. Tabelul 2 din Anexa).

Rth (C5 H12) = 5R (C) + 12R (H) = 5 # 8729; 2418 + 12 # 8729; 1100 = 25.290;

obținem o eroare # 916; R = 0,008 și o eroare relativă sau 0,03%.

Care apar în astfel de calcule includ efectele de refracție parțial atomice ale influenței reciproce a atomilor și nu egal cu refracții atomice respective substanțe simple. Influența structurii moleculare a refracției moleculare este luată în considerare prin introducerea de refracție valori atomice diferite pentru același element în diferite grupări (de exemplu, refracție diferit de oxigen atomic în esteri, alcooli și compuși carboxilici (vezi. Tabelul 2 din Anexa)) sau prin utilizarea grupă refracții (de exemplu, grupa grupe de refractie NO, N02. CN, etc.), precum și prin utilizarea de creșteri speciale (adică incremente) la legături multiple (legătură dublă C = C S≡S triplă legătură).

In loc de refracție atomică și refracție grup frecvent utilizate link-uri, și refracția moleculară este descompusă în ceea ce privește numărul și tipurile de conexiuni, care este atribuită în mod convențional polarizabilitatea electronilor, care nu sunt implicate în formarea de legături (vezi. Tabelul 3 din anexă).

Rth (C3 H7 Br) = 7R (C-H) + 2R (C-C) + R (C-Br) = 8729 # 7; # 1,70 + 8729 2 1,21 + 9,47 = 23, 79;

obținem o eroare # 916; R = 0,10 și eroarea relativă sau 0,4%.

Rth (C3 H7 Br) = 23,79 (ca număr și calitatea conexiunilor este aceeași ca și în 1-brompropan);

obținem o eroare # 916; R = 0,3 și eroarea relativă sau 1,0%.

Nu putem spune că în orice sistem (cu atomi sau PR) aditiv comportat mai bine. Ambele sunt aproximativ egale în limitele de aplicabilitate a sistemului aditiv pentru refractie molecular.

Prin atomi Rth (CHBr3) = R (C) + R (H) + 3R (Br) = 2,418 + 1,100 + 3 # 8729; 8865 = 30.113 (a se vedea tabelul 2 din anexă.);

Prin Rth Relations (CHBr3) = R (C-H) + 3R (C-Br) = 1,70 + 3 # 8729; 9,47 = 30,11 (a se vedea tabelul 3 din anexă.);

# 916; R ≈ 0,3 și sau 1,0%.

Uneori, suma de refractie moleculară PR dă rezultate mai bune decât suma atomilor.

Rth (C2 H5 OH) = 2R (C) + 6R (H) + R (O într-o grupă alcoolică) = 12.961 (a se vedea tabelul 2 din anexă.);

Rth (C2 H5 OH) = 5R (C-H) + R (C-C) + R (C-O) + R (OH) = 13,05 (a se vedea tabelul 3 din anexă.);

În consecință, și 2 # 8729; 10 -3 (0,2%).

Compararea valorilor experimentale la refracția moleculară calculată a schemelor aditive - una dintre cele mai simple metode de determinare a structurii fizice a compușilor chimici. Această metodă poate fi obținută prin confirmarea substanței cu formula brută și prezența anumitor grupări funcționale (de exemplu, informații pot fi obținute cu privire la numărul de inele în moleculă, inclusiv natura și dispunerea legăturilor multiple, etc.). În unele cazuri, este posibil să se concluzioneze cu privire la configurația cis sau trans a moleculei.