물질의 굴절이라고 불리는 것. 화학 분석의 굴절계 방법

Maxwell의 빛에 대한 전자기 이론에 따르면 물질 분자에 의한 흡수 영역에서 크게 제거된 파장의 경우 동등성이 적용됩니다.

여기서 n 는 특정 파장에 대한 빛의 굴절률입니다.

이를 고려하여 Clausius-Mosotti 방정식(15)은 다음과 같은 형식을 취합니다.

(21)

몰 굴절의 차원: [ cm 3 / (g mol)]

결과 표현식에서 표시기 R M, 몰굴절이라고 불리는, 는 물질 1몰에 포함된 분자의 부피의 차원을 가집니다.

Lorentz-Lorentz 방정식이라고 불리는 방정식 (15)는 1880년 H. Lorentz와 L. Lorentz에 의해 독립적으로 도출되었습니다.

실제로는 특정 굴절률 r, 즉 물질 1g의 굴절이 자주 사용됩니다. 특정 굴절과 몰 굴절은 R = r∙M 관계식으로 관련됩니다. 여기서 M은 몰 질량입니다.

R = r∙M이므로 비굴절은 다음과 같습니다.

(22)

특정 굴절 치수: [cm 3 /g]

H. Lorentz와 L. Lorentz는 전자 분극성의 척도로서 굴절 개념의 물리적 의미를 밝히고 굴절 교리에 대한 탄탄한 이론적 토대를 마련했습니다.

비굴절 값은 실제로 온도, 압력 및 물질의 응집 상태와 무관합니다. 연구 실습에서는 몰 및 특정 굴절 RM 및 r 외에도 굴절률의 다른 파생물이 사용됩니다. N.

비극성 물질의 굴절률은 사실상 광파의 주파수와 무관하므로 식 (19)는 모든 주파수에서 유효합니다. 예를 들어 벤젠의 경우 n 2 = 2.29(파장 289.3 nm)이고 ε = 2.27입니다. 따라서 대략적인 굴절 계산을 위해 가시 스펙트럼의 굴절률을 사용하는 것으로 충분하다면 정확한 계산을 위해 Cauchy 공식을 사용하여 추정해야 합니다.

전자분극이라고도 한다. 어금니 (또는 몰) 굴절 그리고 문자로 표시 아르 자형.

따라서 충분히 높은 주파수에서 비극성 물질 어금니 굴절 다음 공식으로 결정될 수 있습니다.

한 매체에서 다른 매체로 이동할 때 빛의 속도 변화는 빛과 분자 전자의 상호 작용과 관련이 있습니다. 따라서 굴절률은 N전자 분극과 관련된 아르 자형.

빛의 전자기 이론을 바탕으로 Maxwell은 투명한 비극성 물질에 대해 다음과 같은 관계가 있음을 증명했습니다.

여기서 n ∅는 무한 파장 l ® ∅에서 물질의 굴절률입니다.

Maxwell의 관계식을 식 (4.21)에 대입해 보겠습니다. 우리는 다음 방정식을 얻습니다.

R= (4.23)

R = Pel = 이기 때문에,

저것 (4.24)

관계(4.24)를 로렌츠-로렌츠 공식이라고 합니다. 물질의 굴절률과 관련이 있습니다. N전자 분극성을 지닌 ㅏ그 구성 입자. 공식(4.24)은 1880년 네덜란드 물리학자 H.A.에 의해 얻어졌습니다. Lorentz와 그와는 별도로 덴마크 물리학자 L. Lorentz가 있습니다. 공식 (4.23)은 순수한 물질에 사용하기 편리합니다.

굴절률 N Cauchy 공식에 따라 파장에 따라 달라집니다.

n l = n ¥ + a/l 2 ,

여기서 a는 경험적 상수입니다.

결과적으로 굴절은 파장의 함수이기도 합니다. R = f(l).

일반적으로 굴절을 결정하려면 스펙트럼의 가시 영역에 해당하는 굴절률을 사용하면 충분합니다. 나트륨 스펙트럼의 노란색 선이 표준으로 선택되었습니다 (굴절률을보다 정확하게 결정하기 위해 나트륨 램프가 광원으로 사용됨). 노란색 선 Na에 해당하는 파장, l D = 5893 A 0 = 589.3 nm. 그에 따른 굴절률 n D.

비극성 물질의 경우 n은 주파수(또는 파장)에 약하게 의존합니다.

예를 들어 벤젠의 경우 ㅏ

극성 물질의 경우 Maxwell의 관계가 유지되지 않습니다. 응, 물 때문에 ㅏ .

분자가 대략 반경의 구로 간주되면 아르 자형, 그 다음 a » r 3,

R = , (4.25)

저것들. 몰 굴절 R은 모든 분자의 부피와 같습니다, 물질 1몰에 함유되어 있으며, 물질 1몰에 함유된 모든 전자의 분극성을 나타냅니다.. 이것은 굴절의 물리적 의미.

치수 [R] = m 3(SI 시스템에서), [R] = cm 3(GHS 시스템에서).

어금니 굴절 아르 자형물질의 구조와 관련된 문제를 해결하는 데 널리 사용되는 여러 가지 속성을 가지고 있습니다.

굴절의 특성을 고려해 봅시다.

1. 굴절은 실제로 응집 상태, 온도, 압력에 의존하지 않습니다. 그러므로 그것은 일부로 간주될 수 있다. 끊임없는 주어진 물질의 특징.

2. 몰 굴절은 양입니다. 첨가물 . 이 특성은 분자의 굴절이 이온, 원자, 원자 그룹 및 개별 결합의 굴절로 구성된다는 사실에서 나타납니다.

따라서 물질의 몰 굴절은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

R= , (4.26)

여기서 R i (at) – 원자 굴절;

R i (inc) – 증분의 굴절, 즉 이중, 삼중 결합, 사이클 등에 대한 추가 용어;

n 나는 – 원자, 결합, 사이클의 수입니다.

후자의 방법이 물리적으로 더 타당합니다. 분극성 전자 구름은 개별 원자가 아닌 결합에 속합니다. 그러나 두 방법 모두 일반적으로 거의 동일한 결과를 가져옵니다.

개별 원자와 결합의 굴절값은 이러한 원자와 결합을 포함하는 서로 다른 분자의 굴절률로부터 결정된 몰 굴절의 실험값을 비교하여 얻었습니다.

3. 굴절은 양이다 구성적인 , 즉. R의 값은 분자의 구조를 판단하는 데 사용될 수 있습니다.

굴절의 적용.굴절 값을 사용하면 다음과 같은 많은 문제를 해결할 수 있습니다.

1. 전자 분극도 계산 엘입자(원자, 분자)의 유효 반경. Lorentz-Lorentz 공식(4.24)과 관계식 a el » r 3을 사용하여 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

(4.27)

그러나 다음 값은 아르 자형, 공식 (4.28)을 사용하여 계산된 것은 첫 번째 근사치에만 정확합니다.

2. 굴절 사용될 수 있다 극성 분자의 쌍극자 모멘트를 대략적으로 추정하려면 .

P = Pel + P at + P 또는

왜냐하면 P 에<< П эл, то П » П эл + П ор или П = R + П ор,

따라서 P 또는 = P - R

반면에 P 또는 =

마지막 두 표현식에서 다음을 얻습니다.

(4.29)

이 결정 방법 중이는 약한 극성 물질에만 의미가 있습니다. 왜냐하면 극성 분자는 서로 상호 작용합니다. 극성을 결정하기 위해서는 비극성 용매에 극성 물질을 희석하는 방법을 사용하는 것이 훨씬 더 효과적입니다.

3. 방정식 R 1.2 = x 1 R 1 + x 2 R 2 를 사용할 수 있습니다. 혼합물의 조성을 결정하기 위해 그리고 굴절 성분 . 굴절 값을 기반으로 용액의 농도를 매우 높은 정확도로 결정할 수 있습니다.

x 2 = , (4.30)

여기서 R1은 용매의 굴절률이고;

R 2 - 용해된 물질의 굴절;

R 1.2 - 혼합물의 굴절.

4. 굴절의 구성성 간단한 것으로 사용 예상되는 분자 구조의 정확성을 확인하는 방법 .

물질의 구조식을 결정할 때 다음과 같이 진행하십시오.

ㅏ)결정하다 아르 자형, N한 온도에서;

비) Lorentz-Lorentz 공식에 따라 그들은 다음을 계산합니다. 아르 자형– 실험적 가치;

V)물질의 실험식에 해당하는 여러 구조식을 작성한 후 이에 대한 표 데이터를 사용하여 각 구조의 굴절 값을 계산합니다. 쥐그리고 R 스트리트;

G)굴절의 실험값을 비교 R 작전계산하고 R 계산. 올바른 구조식은 다음과 같습니다. R 작전가까운 R 계산 .

분자 굴절

(답) -물질의 전자 분극성 a와 관련됩니다(참조: 분극성원자, 이온 및 분자)와 굴절 M. r에 대한 표현의 적용 범위 내에서. 그녀는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다. 피,빛을 굴절시키는 물질의 능력은 물질과 다릅니다. N이는 실제로 물질의 밀도, 온도 및 응집 상태에 의존하지 않는다는 점입니다.

기초적인 f-la M.r. 처럼 보인다

어디 중-물질의 분자량, r은 밀도, N A - 아보가드로 상수. F-la(*)는 동일합니다. 로렌츠 - 로렌츠 공식(적용 가능성에 대한 동일한 제한이 있음) 그러나 복수형입니다. 실용적인 목적을 위해서는 경우가 더 편리합니다. 응용 프로그램. 종종 M.r. 복잡한 물질의 분자를 구성하는 원자 또는 원자 그룹의 "굴절"또는 그러한 분자에서의 결합의 합으로 표시 될 수 있습니다. 예를 들어 M.r. 포화 탄화수소 CkH 2 케이+2는 같다 kr C+ + (2 케이 + 2)아르 자형 N ( k= 1, 2,...). 이것은 M.r.의 중요한 속성입니다. - 가산성 - 굴절계를 성공적으로 사용할 수 있습니다. 화합물 구조 연구, 분자의 쌍극자 모멘트 결정, 수소 결합 연구, 혼합물 구성 결정 및 기타 물리 화학적 방법. 작업.

문학.: Volkenshtein M.V., 분자 및 그 구조, M.-L., 1955; Ioffe B.V., 굴절계 화학 방법, 3판, Leningrad, 1983; 조명도 참조하십시오. 예술에서. 로렌츠 - 로렌츠 공식.

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책 속의 "분자 굴절"

분자생태학

책 생태학에서 미첼 폴 지음

분자생태학 야생동물 거래자들이 완전히 합법적인 상품을 거래하는 것처럼 가장하여 금지된 종이나 멸종 위기에 처한 동물종으로 만든 제품을 판매하려고 한다는 보도가 종종 언론에 나옵니다.

굴절

백과 사전 (R) 책에서 저자 브록하우스 F.A.

비정상적인 굴절

저자가 쓴 위대한 소비에트 백과사전(AN) 책에서 TSB

수직 굴절

저자가 쓴 Great Soviet Encyclopedia(BE) 책에서 발췌 TSB

분자 굴절

저자가 쓴 위대한 소련 백과사전(MO) 책에서 TSB

측면 굴절

저자가 쓴 위대한 소련 백과사전(BO) 책에서 TSB

굴절(측지선)

TSB

(소리의) 굴절

저자의 책 Great Soviet Encyclopedia (RE)에서 TSB

분자 굴절

저자의 책 Great Soviet Encyclopedia (RE)에서 TSB

굴절(빛의 휘어짐)

저자의 책 Great Soviet Encyclopedia (RE)에서 TSB

굴절(대기 중 빛의)

저자의 책 Great Soviet Encyclopedia (RE)에서 TSB

특정 굴절

저자의 Great Soviet Encyclopedia(UD) 책에서 발췌 TSB

2장 눈의 굴절

안과학에 관한 임상 강의 책에서 작가 바신스키 세르게이 니콜라예비치

2장 눈의 굴절 인간의 눈은 복잡한 광학 시스템입니다. 이 시스템의 변칙은 인구 사이에 널리 퍼져 있습니다. 20세의 경우 전체 인구의 약 31%가 원시 및 원시입니다. 약 29%가 근시이거나 근시이고, 단지 40%만이 근시입니다.

제3부 굴절과 조정

안과 의사 핸드북 책에서 작가 포드콜지나 베라

제3부 굴절과 조정

굴절

눈을위한 기공 책에서 종빈 기자

굴절 굴절은 모양체근(모양체)이 휴식 중일 때 눈이 광선을 굴절시키는 능력으로, 이를 통해 렌즈는 눈에 들어오는 광선을 다소 강하게 굴절시킵니다. 즉, 렌즈 크기에 변화가 있습니다.

편광도를 연구하는 거의 모든 방법은 물질과 상호 작용하는 동안 빛의 특성 변화를 기반으로 합니다. 제한적인 경우는 일정한 전기장입니다.

분자에 작용하는 내부 국부 장 F는 유전체에 부과되는 외부 장 E와 동일하지 않습니다. 이를 계산하기 위해 일반적으로 Lorentz 모델이 사용됩니다. 이 모델에 따르면

F = (e + 2) ∙ E / 3,

여기서 e는 유전 상수(투자율)입니다.

단위 부피에 포함된 각 N 1 분자에 유도된 쌍극자 모멘트의 합이 물질의 분극입니다.

P = N 1 ∙a∙F = N 1 ∙a∙E∙(e+2)/3,

여기서 a는 분극성입니다.

몰 분극(cm 3 /mol)은 Clausius-Mossotti 방정식으로 설명됩니다.

P = (e-1) / (e+2)∙M/r = 2.52∙10 24 ∙a,

SI 시스템에서 (F∙m 2 ∙mol -1)

P = N∙a / 3∙e 0 = 2.52∙10 37 ∙a

광파장을 포함한 교류전계의 경우 주파수에 따라 전자와 원자핵의 이동으로 인해 다양한 분극성분이 나타난다.

비극성 유전체의 경우 Maxwell의 이론에 따르면 e = n 2이므로 적절하게 대체하면 Lorentz-Lorentz 분자 굴절 방정식이 얻어집니다.

R = (n 2 –1) / (n 2 +2)∙M / r = 4/3∙p∙N∙a,

여기서 n은 굴절률입니다. r - 밀도; N은 아보가드로 수입니다.

비슷한 방정식으로 특정 굴절을 설명할 수 있습니다.

(n 2 –1) / (n+2)∙1/r = 4/3∙p∙N 1 ∙a.

분자 굴절은 특정 길이의 광파의 전기장에서 물질 1몰의 편광입니다. 이것이 분자 굴절의 물리적 의미입니다.

무한한 파장으로 외삽하면 전자 분극 P e 가 얻어집니다.

P e = P ∅ = (n 2 ∅ -1)/(n 2 ∅ +2)∙M/r = 4/3∙N∙a e

분자 굴절을 이용한 계산은 평균 편광도 a, cm 3을 찾는 데 실제로 사용되는 유일한 방법입니다. 상수의 수치를 대체하면 다음이 제공됩니다.

a = 0.3964∙10 24 ∙R ¥ .

분자 굴절의 실험적 측정에는 굴절률과 밀도 측정이 포함됩니다.

분자 굴절의 가장 중요한 특성은 가산성입니다. 해당 원자 및 결합의 증분으로 인한 굴절 값의 선험적 계산 가능성을 통해 경우에 따라 화합물을 정확하게 식별할 수 있을 뿐만 아니라 편차를 기반으로 결과적인 분자 내 및 분자 간 상호 작용을 연구할 수 있습니다. 계산부터 실험.

혼합물의 굴절은 부가적입니다 - 구성 요소 w의 질량 분율, 분자 - 몰 분율 x에 의한 특정 굴절을 통해 용액에 대한 데이터에서 물질의 굴절을 계산할 수 있습니다. 용매의 매개변수를 지수 1로, 용해된 물질을 2로, 용액의 매개변수를 1.2로 표시하면 다음을 얻습니다.

R 2 =1/f 2 ×[(n 1.2 2 – 1)/(n 1.2 2 + 2) × (M 2 f 2 + M 1 (1 – f 2))/r 1.2 – R 1 × (1 – f 2)] .

농도를 1리터당 몰수(C)로 표시하면 다음과 같습니다.

R 2 =(n 1 2 –1)/(n 1 2 +2)(M 2 /r 1 –1000/C(r 1.2 –r 1)/r 1)+1000/C((n 1, 2 2 –1)/(n 1,2 2 +2)–(n 1 2 –1)(n 1 2 +2)).

최상의 결과는 무한 희석에 대한 용액의 굴절률이나 굴절률 및 밀도를 그래픽 또는 분석적으로 외삽하여 얻습니다. 후자의 농도 의존성이 방정식으로 표현되면

r1,2 = r1×(1 + b×w1),

n1,2 = n1×(1 + g×w2),

그런 다음 특정 굴절

¥ R 2 = R 1 (1-b) + 3n 1 2 g/r 1 (n 1 2 + 2) 2 .

용액에서 측정을 수행할 때 특정 실험 조건, 특히 분석물질의 가능한 최대 농도를 사용하는 것이 필요합니다.

4.1.1 굴절률 데이터로부터 원자 및 분자의 분극도 값 계산. Boettcher는 Onsager 모델을 기반으로 다음과 같은 형태로 분자 굴절 방정식을 얻었습니다.

R=4/3pNa9n 2 /((n 2 +2)[(2n 2 +1)–a/r 3 (2n 2 –2)]),

여기서 r은 분자의 반경입니다.

이 방정식을 사용하면 분극성과 분자 크기를 동시에 결정할 수 있습니다.

전자 분극성 또는 분자 굴절의 특정 부분으로 원자 분극성을 대략적으로 계산하는 방법이 널리 보급되었습니다. P a = kP e, 여기서 계수 k는 0.1 또는 0.05입니다.

4.1.2. 분자 굴절과 편광성의 부가적 특성.화학 구조, 전자 분포 및 분자 내 상호 작용의 특성, 분자 구성 및 형태를 확립하기 위해 분극성을 사용하는 기초는 분자 양의 가산성에 대한 아이디어입니다. 가산성의 원리에 따라 각 구조적 단편(화학 결합, 원자, 원자 그룹 또는 개별 전자쌍)에는 해당 매개변수의 특정 값이 할당됩니다. 분자 값은 이러한 구조 조각에 대한 합계로 표시됩니다. 모든 분자는 서로 상호 작용하는 원자 또는 결합 시스템입니다. 엄격한 가산성은 각 구조 단편의 매개변수가 이를 포함하는 한 분자에서 다른 분자로 전환되는 동안 변경되지 않고 유지된다고 가정합니다. 모든 상호작용은 원자와 결합의 특성을 변화시키거나 분자량에 추가적인 기여를 하는 것으로 이어집니다. 즉, 각 원자에 부여된 속성의 부가적 가치는 원자의 성질뿐만 아니라 분자 내 환경에 따라 달라집니다. 따라서 어떤 물리적 특성도 엄격하게 가산될 수 없습니다. 이러한 상황에서는 가산법칙을 사용하는 방식을 특정 조건에 맞게 조정해야 합니다.

현재까지 첨가제 분극도 체계의 개발 및 적용에 있어 두 가지 주요 추세가 나타났습니다. 한편으로, 환경에 대한 원자 또는 결합의 분극성 매개변수의 의존성으로 인해 우리는 예를 들어 다른 원자가 상태 또는 다른 유형의 결합에 있는 모든 원소의 원자에 대한 증분을 도입하는 추가 방식을 지정해야 합니다. 그런 다음 이웃 원자의 치환 특성 등이 고려됩니다. 한계 내에서 이 접근 방식은 각 조각의 분극성 세트로 이어지거나, 내부 상호 작용을 자동으로 고려하는 일종의 "하위 분자"인 대형 구조 단위의 평균 분극성 및 이방성을 계산하게 됩니다.

두 번째 경향은 일부 추가 방식을 사용하고 그로부터의 모든 편차를 상호 작용의 표현으로 간주하는 것입니다.

첫 번째 접근법은 분자의 공간 구조를 연구할 때 상호 영향의 효과를 식별하는 것이 중요하지 않을 때 더 수용 가능한 것으로 간주됩니다.

두 번째 접근법은 주로 단단한 분자의 전자 구조를 분석하는 데 사용됩니다.

1856년에 Berthelot는 상동 계열의 이웃 구성원의 분자 굴절 사이에 단순한 관계가 있음을 지적했습니다.

R n–1 – R n = const = R CH 2

이 방정식에 따르면, 동종 계열의 n번째 구성원의 분자 굴절은 첫 번째 구성원과 n-1 CH 2 그룹의 분자 굴절의 합으로 간주될 수 있습니다.

R n = R 1 + (n–1)∙R CH2 ,

여기서 n은 동종 시리즈 구성원의 일련번호입니다.

화학에서는 분자 굴절을 계산하는 데 두 가지 방식, 즉 연구 중인 화합물을 구성하는 원자와 결합에 사용됩니다.

첫 번째 방식에 따르면, 일부 화합물 그룹의 분자 굴절은 분자 내 원자의 성질과 수에만 의존하며, 주어진 원소의 원자 굴절 특성을 합산하여 계산할 수 있습니다.

R(C n H m O p X g)=n×R C +m×R H +p×R O +g×R X ,

여기서 R(C n H m O p X g)는 C n H m O p X g 조성을 갖는 화합물의 분자 굴절입니다. R C, R H 등 – 탄소, 수소 및 기타 원소의 원자 굴절.

두 번째 경우에는 분자 굴절이 결합으로 계산됩니다. 이 계산 체계의 사용은 결합의 성질이 분자 굴절에 미치는 영향을 확립함으로써 촉진되었습니다. 이는 매우 중요했습니다. 분자 굴절을 이용해 유기 물질의 구조를 알아낼 수 있는 가능성을 열었습니다. 분자 굴절의 값은 다른 요소의 결합 특성도 반영하는 것으로 나타났습니다. 결합을 형성하는 원자의 특성과 결합의 다중성 외에도 분자 굴절에 대한 변형된 주기의 영향이 입증되었으며 3원 탄소 고리와 4원 탄소 고리에 대한 특별한 증가가 유도되었습니다.

다가 원소(-NO 2 , -NO 3 , -SO 3 등)를 포함하는 복잡한 관능기에서는 조건부 가정 없이 원자 굴절을 엄격하게 결정하는 것이 불가능하므로 라디칼의 그룹 굴절이 사용되기 시작했습니다.

결과적으로 분자 굴절의 값은 주로 화학 결합 형성에 관여하는 더 높은 (원가) 전자의 수와 특성에 의해 결정되며, 또한 화학 결합의 성질이 결정적인 역할을 한다는 것이 밝혀졌습니다. 이와 관련하여 Steiger(1920), Fajans 및 Klorr는 분자 굴절을 결합 굴절의 합으로 간주할 것을 제안했습니다. 예를 들어 CH 4의 경우:

R CH4 = R C + 4R H = 4R C-H

R C-H = R H + 1/4× R C

R CH2 = R C + 2×R H = R C-C + 2× R C-H

RC - C = 1/2×RC

굴절을 사용하여 결합을 계산하는 방법은 더욱 일관되고 간단하며 정확합니다. 화학에서는 결합 굴절과 원자 굴절이 모두 사용됩니다.

시작

자연 과학 섹션

분자 굴절

생기

설명

분자 굴절은 물질의 분자 분극성 a를 굴절률 n과 연결합니다. 표현 (1)의 적용 범위 내에서 이는 n과 같이 빛을 굴절시키는 물질의 능력을 나타냅니다. 동시에, 분자 굴절은 물질의 밀도, 온도 및 응집 상태에 실질적으로 의존하지 않는다는 점에서 n과 다릅니다. 분자 굴절의 기본 공식은 다음과 같습니다.

, (1)

여기서 M은 물질의 분자량입니다.

r은 물질의 밀도입니다.

N A - 아보가드로 상수.

식 (1)은 Lorentz-Lorentz 식과 동일하지만(적용 가능성에 대한 제한은 동일함) 많은 경우 실제 적용에 더 편리합니다. 종종 분자 굴절은 복잡한 물질의 분자를 구성하는 원자 또는 원자 그룹의 "굴절"또는 그러한 분자의 결합의 합으로 표시될 수 있습니다. 예를 들어, 포화 탄화수소 C k H 2k+2의 분자 굴절은 kR c +(2k+2)R h와 같습니다.

타이밍 특성

시작 시간(-9 ~ -6에 로그)

수명(-6에서 9까지의 로그 tc)

성능 저하 시간(-9에서 -6까지의 로그 td)

최적의 개발 시간(-6에서 6까지의 로그 tk)

도표: