МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ


МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
,

раздел радио-спектроскопии, изучающий электромагн. спектры сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн (частоты w3016-6.jpg 109-1012 Гц). В этой части спектра проявляются вращат. переходы молекул, к-рые наблюдают гл. обр. в газах, поэтому М. с. называют также радиоспектроскопией газов. Измерение частот линий вращательных спектров позволяет определить структуру молекулы.

В микроволновой области вращат. спектр двухатомной молекулы АВ, обладающей дипольным моментом, представляет собой ряд линий, находящихся на практически одинаковом расстоянии 2Bu друг от друга. Величина Bu наз. вращательной постоянной; Bu = h/8pcIu,где h - постоянная Планка, с-скорость света, u-колебат. квантовое число, Iu -момент инерции, Iu = m2u, m-приведенная масса, m = = mAmB/(mA + mB), m А и т B -массы атомов А и В соотв., ru - межъядерное расстояние. Зная m А и mB, экспериментально измерив Bu,можно рассчитать ru.Чаще всего определяют В 0,10 > и 0 (для u= 0). Измерить и рассчитать эти величины в возбужденных колебат. состояниях для u >= 1 значительно труднее, т. к. интенсивность линий уменьшается с ростом u.Из значений В 0, B1, B2 и т. д. можно найти В е и соответствующее равновесное расстояние е,> отвечающее минимуму потенц. кривой исследуемой молекулы.

Для молекулы из Nатомов измеряют три вращат. постоянные А 0, В 0 и С 0, по к-рым можно установить структуру молекулы лишь частично. Однако в случае молекул с N <= 15 с использованием изотопного замещения удается вычислить все структурные параметры. При этом находят расстояния s,> к-рые меньше отличаются от е,> чем r0. Для мн. простых многоатомных молекул (Н 2 О, NH3, SO2 и т. д.) рассчитаны все три параметра <-r е, r>0 и s. Иногда определяют z-> расстояние между средними положениями ядер, что позволяет совместно анализировать спектроскопич. и электроно-графич. данные и таким образом изучать строение сложных молекул с высокой точностью.

Микроволновый спектрометр состоит из источника излучения (чаще всего клистрона), ячейки с исследуемым в-вом (или иногда объемного резонатора), детектора (полупроводникового или болометра) и устройства, позволяющего модулировать частоты спектральных линий внешним электрическим (Штарка эффект )или магн. полем ( Зеемана эффект). Ширина спектральной линии обусловлена гл. обр. эффектом Доплера и соударениями молекул. Чтобы уменьшить роль соударений, эксперимент проводят при низких т-рах (200 К) и давлениях газа (3016-7.jpg0,13 Па, 10 -3 мм рт. ст.) или используют мол. пучки, в к-рых практически отсутствуют соударения молекул. Это обусловливает высокую разрешающую способность метода (w/Dw3016-8.jpg 105-106). Погрешности определения частот со, а следовательно, В 0 и 0 крайне малы (DB0 ~ 10-5 см -1, Dr0 ~ 10-5 нм), что позволяет установить геом. параметры двухатомных молекул с наивысшей точностью по сравнению с др. методами исследования структуры (в частности, дифракционными).

М. с. дает возможность измерять с большой точностью дипольные моменты молекул в основном и колебательно-возбужденных состояниях по расщеплению вращат. линий, обусловленному взаимодействиями электрич. и магн. моментов атомных ядер с внеш. электрич. полем. Вследствие взаимод. квадрупольного момента ядра с электрич. внутримолекулярным полем возникает квадрупольная сверхтонкая структура спектров, к-рая даст информацию о спине, квад-рупольном и магн. моментах ядер, входящих в состав молекулы. Повышение чувствительности детекторов и использование резонансных методов ("лазерной накачки") позволяет значительно расширить возможности М. с., напр. исследовать изотопич. модификации молекул с низким ес-теств. содержанием изотопов, а также молекул с практич. нулевым дипольным моментом (напр., CH3D).

М. с. применяют для определения параметров межзвездной среды (т-ры, давления), качеств. и количеств. анализа смесей газов (по положению и интенсивности линий микроволновых спектров), изучения строения неустойчивых частиц (радикалов, ионов, промежут. продуктов, образующихся в результате пиролиза или при действии электрич. разряда), молекул, стабилизир. ван-дер-ваальсовыми связями (комплексы благородных металлов с NH3, H2O).

Лит.: Таунс Ч., Шавлов А., Радиоспектроскопия, пер. с англ., М., 1959; Вилков Л. В., Мастрюков В. С., Садова Н. И., Определение геометрического строения свободных молекул, Л., 1978; Хьюбер К. П., Герцберг Г., Константы двухатомных молекул, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1984; Yamamoto S. [а. о.], "J. Phys. Chem.", 1985, v. 89, № 15, p. 3298-3304.

В. М. Тюлин, В. С. Мастрюков.


Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.

Смотреть что такое "МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ" в других словарях:

  • МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — радиоспектроскопия сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн l (СВЧ). Т. к. в этот диапазон попадает большинство вращательных и вращательно пнверсионных спектров молекул, наблюдение к рых в тв. телах и жидкостях невозможно, то М. с.… …   Физическая энциклопедия

  • МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — радиоспектроскопия в диапазоне СВЧ …   Большой Энциклопедический словарь

  • Микроволновая спектроскопия —         область радиоспектроскопии (См. Радиоспектроскопия), в которой исследуются спектры веществ в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн (Микроволны или Сверхвысокие частоты). Т. к. в этот диапазон попадает большинство вращательных …   Большая советская энциклопедия

  • микроволновая спектроскопия — Термин микроволновая спектроскопия Термин на английском microwave spectroscopy Синонимы Аббревиатуры Связанные термины колебательная спектроскопия Определение методика определения геометрического строения молекул по микроволновым спектрам,… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • микроволновая спектроскопия — mikrobangų spektroskopija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Centimetrinio ir milimetrinio diapazono radiospektroskopija. atitikmenys: angl. microwave spectroscopy; ultrahigh frequency spectroscopy vok.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • микроволновая спектроскопия — mikrobanginė spektroskopija statusas T sritis chemija apibrėžtis Centimetrinio ir milimetrinio bangų ilgio radiospektroskopija. atitikmenys: angl. microwave spectroscopy; ultra high frequency spectroscopy rus. микроволновая спектроскопия;… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • микроволновая спектроскопия — mikrobangų spektroskopija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. microwave spectroscopy; ultra high frequency spectroscopy vok. Höchstfrequenzspektroskopie, f; Mikrowellenspektroskopie, f rus. микроволновая спектроскопия, f; спектроскопия на …   Fizikos terminų žodynas

  • микроволновая спектроскопия — радиоспектроскопия в диапазоне СВЧ. * * * МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, радиоспектроскопия (см. РАДИОСПЕКТРОСКОПИЯ) в диапазоне СВЧ …   Энциклопедический словарь

  • МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — радио спектроскопия в диапазоне СВЧ …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • спектроскопия на сверхвысоких частотах — mikrobangų spektroskopija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Centimetrinio ir milimetrinio diapazono radiospektroskopija. atitikmenys: angl. microwave spectroscopy; ultrahigh frequency spectroscopy vok.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas