Эффект Фарадея и строение диамагнитных молекул

• Автор: Верхозин, Анатолий Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 278 с. : 2 ил.

1. Обзор литературы по мегнетохимии диамагнетиков

1.1. Аддитивная схема Паскаля

1.2. Взаимосвязь оптических, электрических

и магнитных свойств диамагнитных молекул

1.3. Полуэмпирический метод Я.Г.Дорфмана

1.4. Аддитивная схема Ф.Галлэ.

Выводы к главе 1.

2. Теория магнитного вращения.

2.1. Электронная теория.

2.1.1. Формула Беккереля. Зависимость магнитного вращения от частоты

2.1.2. Гиротропность намагниченной среды

2.1.3. Тензор диэлектрической проницаемости
2.1.4. Описание вращения
2.1.5. Физический механизм вращения.
2.2. Квантовая теория.
2.2.1. Вклад квантовых переходов во вращение
2.2.2. Теория возмущений в эффекте Фарадея
2.2.3. Эффекты типа А, В и С
2.2.4. Энергетические уровни и электронные спектры молекул
2.2.5. Типы полос поглощения
2.3. Два вида двойного лучепреломления. Эффект КоттонаМутона
2.4. Связь эффекта Фарадея с симметрией молекулы.
2.4.1. Роль симметрии силового поля ядер молекулы в эффекте Фарадея. Квазимомент и магнитное вращение.
2.4.2. О возможности расчета члена А квантовомеханического выражения постоянной Вер де по классической формуле Беккереля
Выводы к главе 2.
Новый магнитооптический метод исследования
структуры молекул диамагнитных соединений
3.1. Аппроксимация дисперсии магнитного вращения диамагнетиков в области прозрачности. Магнитооптические характеристики фактор магнитооптической аномалии у
и габаритный фактор 8
3.2. Парамагнетизм молекул водорода
3.3. Конденсированное состояние и пар. Вывод формулы де Маллемана
3.4. Связь магнитооптических характеристик с ванфлековской и ланжевеновской компонентами диамагнитной восприимчивости.
3.5. Методика расчета магнитооптических характеристик конденсированной среды.
3.6. Вклад магнитных дипольных переходов в магнитное вращение.
Выводы к главе 3
4. Методика измерения магнитного вращения.
4.1. Статический метод.
4.2. Динамический метод.
4.3. Динамический метод сравнения
4.4. Селективный фотоприемник на интегральных микросхемах
4.5. Сравнение разных методик. Точность и воспроизводимость. Источники погрешностей
и помех.
4.6. Измерение показателя преломления газов с помощью лазера.
Выводы к главе 4.
5. Магнитооптические свойства молекул с ординарными ковалентными связями.
5.1. Аммиак Л7д.
5.2. Вода Н. Магнитооптическое поведение воды при температурах
5.3. Простые предельные спирты.
5.4. Некоторые изомеры с ординарными связями.
Прочность связей и симметрия связующей электронной пары
Выводы к главе 5.
6. Магнитооптические свойства молекул с кратными связями
6.1. Окись углерода и азот примеры изоэлектронных структур. Сходство электронной структуры и
близость магнитооптических характеристик
6.2. Двуокись углерода высокосимметричная система с двойными связями
6.3. Магнитооптические свойства бензола и его производных.
Выводы к главе 6.
7. Магнитооптическая активность растворов.
7.1. Зависимость магнитного вращения раствора от концентрации
7.2. Дисперсия магнитного вращения веществ в водных растворах.
7.3. Магнитооптика и процессы комплексообразования
Выводы к главе 7.
8. Магнитное двойное лучепреломление в переменном магнитном поле
Выводы к главе 8
Заключение. Итоги и перспективы.
Эффект Фарадея в структурной химии
Эффект Фарадея в спектроскопии
Место магнитооптической поляриметрии среди других методов, применяемых в химии
Выводы
Литература


Величина Хм не совпадает с атомной восприимчивостью простого вещества и носит название постоянной Паскаля. Физический смысл аддитивной схемы обсуждается П. Ланжевеном . Были составлены специальные таблицы, позволяющие вычислить воприимчивость по структурной формуле соединения и сопоставить результаты с экспериментом. Таким образом проверялась структурная формула химического соединения. В году схема была упрощена и усовершенствована . Новая схема Паскаля представлена в таблицах 1, 2. Связи X. Те же авторы рассчитали восприимчивости связей 6 таблица 3. Поскольку значения л X и являются искусственными, условными величинами, не имеющими физического смысла, то, как справедливо указывал Я. Г.Дорфман, будучи вообще пригодными для проверки не слишком сложных структурных формул, ни старая, ни новая схемы Паскаля принципиально не могут служить орудием изучения строения индивидуальных связей . Единственное достоинство схемы состоит в возможности эмпирической проверки структурных формул. В результате сложилось мнение, что исследование диамагнитной поляризации не имеет большого значения для изучения строения молекул . Сравним действие электрического и магнитного поля на простейшую молекулярную систему и обсудим возможность переноса полученных закономерностей на реальные молекулы . Оптические свойства диамагнитной молекулы в основном определяются электрическим дипольным моментом и электрической электронной поляризуемостью. Поляризуемость позволяет рассчитать показатель преломления и рефракцию, частотной зависимостью поляризуемости объясняется дисперсия света, к воздействию электрического и магнитного поля на поляризуемость сводятся электро и магнитооптические явления. Взаимосвязь же оптических и магнитных свойств молекулы менее очевидна, на что указывал в свое время М. В.Волькенштейн
Впервые перекинул мост между электрическими и магнитными явлениями американский физик Дж. Г.Кирквуд . Полагая, что волновая функция невозмущенной молекулы в отсутствие электрического поля равна Ч,0, а при наличии поля с напряженностью равна Ч в, где а некоторый коэффициент коэффициент смещаемости электронов, вариационным методом он получил формулу для расчета статической электронной поляризуемости сферическисимметричной молекулы
9 га
1
где Л2 среднее значение квадрата радиуса электронной орбиты г число электронов в молекуле а0 0,Ом боровский радиус. Вывод уравнения 2 находится за пределами классической электродинамики. Уравнение 4 оказывается, таким образом, эклектичным, так как получено оно путем сопоставления квантового уравнения 2 и классического 3. Взаимосвязь электрических и магнитных свойств одного и того же атома или молекулы остается непроясненной. В ряде случаев решается задача о воздействии электрического поля на статическую систему положительных и отрицательных зарядов. Например, рассчитывается поляризуемость шара, рассматриваемого как совокупность двух вложенных друг в друга шаров, равномерно заряженных по объему зарядами обоих знаков. Однако, магнитное поле на такую систему не действует. Представляет интерес рассмотреть с позиций классической электродинамики поведение в электрическом и магнитном поле простейшей динамической системы, содержащей движущиеся заряды. Такой системой является положительно заряженное ядро с вращающимся вокруг него отрицательно заряженным электроном, т. Хл 1,3
Пусть такая молекула находится в однородном электрическом поле, причем вектор напряженности перпендикулярен плоскости орбиты рис. Уравнения движения электрона в проекциях на оси х и у
i р еЕ. Рис. Т 4ж0к2р. Рэ Т2Е эое
аэ 4гк2 2 электрическая поляризуемость. Пц число атомов молекул в единице объема. Легко убедиться, что формула 8 с точностью до постоянного множителя порядка единицы совпадает с формулой Кирквуда 2. Действи
тельно, в нашем случае а0 е Я, г 1 и аэ . Единица электрической поляризуемости яэ м. Пусть теперь на эту же систему действует магнитное поле, индукция В которого перпендикулярна плоскости орбиты рис. Орбитальный магнитный момент рМорб 5 еТяЯ2 нас интересовать не будет. Рис.