Molekulalar va moddalarning kimyoviy va fizik xususiyatlari

REJA

1. 
   KIRISH
   
2. 
   MOLEKULALAR VA MODDALARNING KIMYOVIY VA FIZIK XUSUSIYATLARI
   
3. 
   KIMYOVIY MODDALARNI O'RGANISHNING FIZIK USULLARINING UMUMIY XUSUSIYATLARI
   
4. 
   FIZIK TADQIQOT USULLARNING KLASSIFIKATSIYASI
   
5. 
   TURLI FIZIK USULLARINI INTEGRATSIYASI
   
6. 
   XULOSA
   
7. 
   ADABIYOTLAR
   

KIRISH
Zamonaviy kimyoning eng muhim xususiyati-yangi fizik-kimyoviy va fizik tadqiqot usullaridan foydalanish. Bunda element tarkibi, zichligi, erish nuqtasi va qaynash, sinishi indeksi kabi moddalar klassik xususiyatlari bilan bir qatorda, faol (yangi usullar radiospektroskopiya va lazer spektroskopiya o'z ichiga olishi mumkin) elektromagnit nurlanish to'lqin uzunligi keng doiradagi tarkibiy usullari (rentgen tahlil, elektronografiya, neytronografiya), spektroskopik usullari ishlatiladi. Kimyoviy birikmalar tahlilida mass-spektrometriya va boshqa usullar muhim ahamiyatga ega.

MOLEKULALAR VA MODDALARNING KIMYOVIY VA FIZIK XUSUSIYATLARI
Moddalarning kimyoviy xossalarinini aniqlashdagi asos bu uning tuzilish formulasi va reaksion qobiliyatidir. Kimyoviy eksperimentning umumlashtirilishi kimyoviy tuzilish nazariyasini yaratishga imkon berdi. Bu nazariya sezilarli darajada bilim boshqa ko'plab sohalarda ishlatilish imkonini berdi va ilm-fan asosini boyitdi [1].
Kimyoviy xususiyatlarning aksariyati bevosita yoki bilvosita fizikaviy xususiyatlarga bog'liq. [2, 3]. Bu xususiyatlar moddaning o'ziga xos xususiyatlari va bu xususiyatlarning o'zaro bog'liqligini o'rganish uchun muhimdir. Shunday qilib, olmos va grafitning atom tuzilishi va ularning mexanik xususiyatlari o'rtasidagi farq ma'lum.
Biroq, kimyo uchun fizikaviy va kimyoviy xususiyatlarning aloqasi muhim ahamiyatga ega. Misol uchun, agar yadrolararo masofa o'rganilayotgan moddada uglerod-uglerod 0,154 nmga teng bo'lsa, ya'ni r (CC) = 0,154 nm bo'lsa, demak, uglerod atomlari bir-biriga bog'langan va bizda r (C-C) = 0,154 nm korrelyatsiya nisbati mavjud. Ketonlarning tebranma spektrida n ( CO) = 1719 sm - 1=n(C = o). Natijada, 1719 sm - 1 chastotasining mavjudligi, ehtimol, karbonil guruhining mavjudligini ko'rsatadi. Agar ultrabinafsha spektrda 214 nm chiziq mavjud bo'lsa, unda bu asiklik dien molekulasida C=C'-C'= bilan bog'liq bo'lishi mumkin.
Bunday misollar juda ko'p. Shuni ta'kidlash kerakki, kimyoviy tuzilish nazariyasi molekulada atom birikmasining sifatli yoki eng yaxshi yarim-miqdoriy rasmini beradi. Fizikaviy miqdorlar muayyan raqamli xususiyatlarga ega. Shuning uchun biz kimyoviy strukturani aniqlash nuqtai nazaridan fizik miqdorlarning va kimyoviy tuzilishning xarakteristikalarining muvofiqligi yoki korrelyatsiyasi haqida gapirishimiz mumkin.
Fizikaviy usullar moddalarning tarkibini aniqlash uchun, ya'ni analitik kimyo uchun alohida ahamiyatga ega. Bu kimyoda fizikaviy usullarni qo'llashning maxsus bo'limi. Tarkibni o'rganish va moddani to'liq identifikatsiyalash ko'pincha qiyin bo’ladi.
KIMYOVIY MODDALARNI O'RGANISHNING FIZIK USULLARINING UMUMIY XUSUSIYATLARI
Tadqiqotning fizik-kimyoviy va fizik usullari o'rtasida hech qanday farq yo'q. Biroq, fizikaviy usullar odatda fiziklar tomonidan ishlab chiqilgan va kimyoda ishlatiladigan ko'plab zamonaviy usullar bilan tushuniladi. Bu usullar, albatta, bunday ajratish distillash, qayta kristallanish, tortish, erish va qaynoq nuqtasi aniqlash, sof termokimyoviy va elektrokimyoviy usullari va boshqalar o'z ichiga olmaydi.Kimyada fizikaviy tadqiqot usulining shartli ravishda eng xarakterli xususiyatlari 1 sxemasi sifatida ifodalanishi mumkin.
Fizikaviy usulning markazida radiatsiya, zarrachalar oqimi yoki modda bilan har qanday maydonning o'zaro ta'siri va bu o'zaro ta'sirning natijasini o'lchash yotadi. Agar o'lchanadigan fizikaviy mulkni x sifatida belgilasangiz va I0 sifatida radiatsiya tushib qolsa, i(x) o'zaro ta'sirining natijasi X. I0 va I xususiyati haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi , masalan, x - nurlari I0 kristaliga tushib, i(x) ning o'zaro ta'siridan keyin kristallga tarqalgan, bu erda x-kristalning tuzilishi. I0 blokidan x blokiga o'qlarning yo'nalishi radiatsiyaning manbadan tadqiqot ob'ektiga tarqalishini ko'rsatadi. X blokidan i(x) blokiga o'q, agar bu o'zaro ta'sirning fizikaviy qonuni ma'lum bo'lsa va x ning fizikaviy xususiyati ma'lum bo'lsa, o'zaro ta'sirning natijasini anglatadi.
Biroq, tadqiqotchi teskari vazifani ham qiziqtiradi: o'zaro ta'sir natijasida x xususiyatini topish. muayyan ma'noda, bu ikki xil vazifa va har doim to'g'ridan-to'g'ri muammoni hal qilishni bilish teskari muammoni hal qiladi. Teskari muammoni hal qilish usulning imkoniyatlarini, uning sezuvchanligini aniqlaydi. Qarama-qarshi vazifa barqaror echimga ega bo'lgan hollarda, bunday vazifa to'g'ri joylashtirilganligini aytishadi. Qarorning barqarorligi i(x) da kichik shovqinlarning x qiymatiga kichik ta'sirini anglatadi. X ning aniqlangan fizikaviy xususiyati turli xil tabiatga ega bo'lishi mumkin: atomlar orasidagi masofa yoki koordinatalar, ular ramziy ravishda r, molekulada atomlarning tebranish chastotalari to'plamlari bilan belgilanishi mumkin
yoki elektron o'tish chastotasi to'plamlari
va boshqalar.
Diagramma bloklarining vertikal tizimi klassik fizika yoki kvant mexanikasi asosida nazariy jihatdan ayrim fizik xususiyatlarni hisoblash mumkinligini ko'rsatadi. Har qanday fizikaviy nazariya molekula yoki moddaning muayyan modeliga tayanganligi sababli, nazariya va eksperimentni taqqoslash modelni, ya'ni nazariy tuzilmalarni tekshirishga imkon beradi.
Yuqori blok yuqorida aytib o'tilgan kimyoviy tuzilish nazariyasi kontseptsiyalarida molekula yoki moddalarning kimyoviy xossalari to'plamiga mos keladi. X ning fizikaviy xususiyatlariga asoslanib, masalan, uglerod-uglerod birikmasining uzunligi uning ko'pligini aniqlash uchun, masalan, kimyoviy strukturani bilish uchun ba'zi fizik xususiyatlarni taxmin qilish mumkinligi sababli, ba'zi kimyoviy xususiyatlarni baholash mumkin. Agar uglerod-uglerod aloqasi bir xil bo'lsa, uning uzunligi 0,154 nm, ketonlardagi karbonil guruhining chastotasi 1719 sm - 1 va boshqalar. Shuning uchun, x va kimyoviy tuzilish nazariyasi uchun ikkita blok - qarama - qarshi tomonlarga qaratilgan ikkita o'q bilan bog'liq. Sxemaning ushbu qismining ikkinchi xususiyati shundaki, o'qlar yoriqlarga ega. Bu x ning fizik miqdori va kimyoviy xossalari o'rtasida qat'iy funktsional aloqaning yo'qligini anglatadi. Bu qiymat nisbati korrelyatsiya deb atash mumkin.
Yana bir bor ta'kidlash kerakki, ko'plab ta'riflar nisbiy. Kimyogarlar asosan kimyoviy xususiyatlarni aniqlash uchun zarur bo'lgan fizik xususiyatlardan foydalanadilar. Bu kimyogarning vazifasidir: modda va uning kimyoviy o'zgarishlarini har tomonlama tekshirishni tashkil etish. Har qanday yangi sintezlangan modda barcha mumkin bo'lgan va zarur usullar bilan o'rganilishi va tavsiflanishi kerak. Hozirgi vaqtda bu kimyoviy tadqiqotlar normasi.
FIZIK TADQIQOT USULLARNING KLASSIFIKATSIYASI
Usullarning tasnifi mutlaqo qat'iy bo'lishi mumkin emas, chunki bu usul bilan aniqlangan xususiyatlarni ajratib ko'rsatish har doim ham mumkin emas. Ammo umumiy holda tadqiqot usullarini eng muhim quyidagi usulda tasniflash mumkin
Spektroskopik usullar
Bu usullarning aksariyati modda orqali o'tgan yoki modda orqali tarqalgan I nurlanish intensivligining n chastotaga bog'liqligini o'lchaydi, ya'ni I (n) funksiyasi aniqlanadi. Hozirgi vaqtda chastota diapazoni yadroviy magnitli rezonansda (YMR) minimal n © 106 Hz dan 1019 Hzgacha (gamma nurlanish) cho'zilgan. Chastotalar n va to'lqin uzunligi l nurlanish c = ln oddiy munosabati bilan bog'liq, c - vakuumdagi yorug'lik tezligi. Belgilangan chastota diapazoni uchun to'lqin uzunligi l @ 200 m dan l 3 "10 - 14 m gacha o'zgarib turadi. Bunday muhim chastotalar diapazoni (to'lqin uzunligi) har xil nurlanish manbalarini talab qiladi va moddaning har xil fizik xususiyatlarini ochib beradi. Kuzatilgan chastotalar mos keladi molekulalarning ikkita holatining E energiya farqlariga:
n1, 2 = (E2 - E1)/ h,
bu erda h - Plank doimiysi E1 va E2 energiya darajalari orasidagi o'tish tanlov qoidalari bilan "boshqariladi". Bu shuni anglatadiki, hamma o'tish mumkin emas.
Moddalarni identifikatsiyalashda tebranish va elektron spektrlari, shuningdek yadro magnit -rezonans spektrlari eng ko'p ishlatiladi.
Vibratsiyali spektroskopiyada burilish tebranishlariga xos bo'lgan juda pastdan (10 sm - 1 tartibda) yuqori qiymatlarga (5000 sm tartibda - 1) to'la chastota diapazoniga ega bo'lish muhimdir. Vibratsiyali spektrlarning chastotalari molekulalarning kuch maydonlarini hisoblashda, ya'ni molekuladagi atomlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlarining har xil turlarini aniqlashda ham ishlatiladi.
Elektron spektroskopiya - yutilish, uzatish va akslantirish spektrlarini aniqlash, spektral o'zgarishlar bilan kechadigan reaksiyalar kinetikasini o'rganish uchun juda sezgir va qulay usul. Oddiy sharoitda spektrlar tarqoq bo'lib, ulardan foydalanish xromofor guruhiga ega bo'lgan moddalar (aromatik halqalar, ko'p bog'lanishlar va boshqalar) bilan chegaralanadi. Bu spektrlar molekulada ma'lum guruhlarning mavjudligini aniqlashga, ya'ni guruh tahlilini o'tkazishga, elektron spektrlarga va molekulalarning tuzilishiga o'rinbosarlarning ta'sirini o'rganishga, tautomerizm va boshqa o'zgarishlarni o'rganishga imkon beradi.
Yadro magnit -rezonans usuli (YaMR) tashqi magnit maydonining 1H, 13C, 15N, 19F, 29Si, 31P kabi magnit momentga ega yadrolari bilan o'zaro ta'siriga asoslangan, ular uchun spin kvant soni 1/2, shuningdek, spin kvant soni 1/2 dan katta bo'lgan bir qator yadrolar uchun. Molekuladagi har xil muhitdagi bir xil atom yadrolari har xil YaMR signallarini ko'rsatadi. Bunday YaMR signalining standart moddaning signalidan farqi, masalan, tetrametilsilan, kimyoviy siljish deb ataladigan narsani aniqlash imkonini beradi, bu o'rganilayotgan moddaning kimyoviy tuzilishiga bog'liq. YaMR texnikasida moddalarning kimyoviy tuzilishini, molekulyar konformatsiyalarni, o'zaro ta'sirning ta'sirini, molekulalararo o'zgarishlarni va boshqalarni aniqlash uchun ko'plab imkoniyatlar mavjud.