पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने के तरीके। विश्लेषण के भौतिक-रासायनिक तरीके: व्यावहारिक अनुप्रयोग। विश्लेषण के थर्मल तरीके

20वीं सदी के मध्य से विधियों में मूलभूत परिवर्तन हैं रासायनिक अनुसंधान, जिसमें भौतिकी और गणित के साधनों का एक विस्तृत शस्त्रागार शामिल है। रसायन विज्ञान की शास्त्रीय समस्याएं - पदार्थों की संरचना और संरचना की स्थापना - नवीनतम भौतिक विधियों का उपयोग करके तेजी से सफलतापूर्वक हल की जाती हैं। सैद्धांतिक और प्रायोगिक रसायन विज्ञान की एक अभिन्न विशेषता नवीनतम उच्च गति का उपयोग बन गई है कंप्यूटर विज्ञानक्वांटम रासायनिक गणना, गतिज पैटर्न की पहचान, स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटा की प्रसंस्करण, जटिल अणुओं की संरचना और गुणों की गणना के लिए।

20 वीं शताब्दी में विकसित विशुद्ध रूप से रासायनिक तरीकों में से, सूक्ष्म रासायनिक विश्लेषण पर ध्यान दिया जाना चाहिए, जो कि पारंपरिक रासायनिक विश्लेषण की विधि की तुलना में सैकड़ों गुना छोटे पदार्थों की मात्रा के साथ विश्लेषणात्मक संचालन करना संभव बनाता है। क्रोमैटोग्राफी ने बहुत महत्व प्राप्त कर लिया है, न केवल विश्लेषणात्मक उद्देश्यों के लिए, बल्कि उन पदार्थों के पृथक्करण के लिए भी जो प्रयोगशाला और औद्योगिक पैमाने पर रासायनिक गुणों में बहुत समान हैं। समाधान, पिघलने और अन्य प्रणालियों में घटकों की बातचीत की रासायनिक संरचना और प्रकृति को निर्धारित करने के तरीकों में से एक के रूप में भौतिक रासायनिक विश्लेषण (पीसीए) द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है। एफएचए में, ग्राफिकल विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (राज्य आरेख और संरचना-संपत्ति आरेख)। उत्तरार्द्ध के वर्गीकरण ने एक रासायनिक व्यक्ति की अवधारणा को स्पष्ट करना संभव बना दिया, जिसकी संरचना स्थिर और परिवर्तनशील हो सकती है। कुर्नाकोव द्वारा भविष्यवाणी की गई गैर-स्टोइकोमेट्रिक यौगिकों के वर्ग ने सामग्री विज्ञान और एक नए क्षेत्र - ठोस राज्य रसायन विज्ञान में बहुत महत्व प्राप्त किया है।

ल्यूमिनसेंट विश्लेषण, लेबल किए गए परमाणुओं की विधि, एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण, इलेक्ट्रॉन विवर्तन, पोलरोग्राफी, और विश्लेषण के अन्य भौतिक-रासायनिक तरीकों का व्यापक रूप से विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उपयोग किया जाता है। रेडियोकेमिकल विधियों के उपयोग से केवल कुछ परमाणुओं की उपस्थिति का पता लगाना संभव हो जाता है एक रेडियोधर्मी समस्थानिक का (उदाहरण के लिए, ट्रांसयूरेनियम तत्वों के संश्लेषण में)।

रासायनिक यौगिकों की संरचना को स्थापित करने के लिए, आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी महत्वपूर्ण है, जिसकी मदद से परमाणुओं, समरूपता, कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति और एक अणु की अन्य विशेषताओं के बीच की दूरी निर्धारित की जाती है, और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तंत्र का भी अध्ययन किया जाता है। परमाणुओं और अणुओं की इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा संरचना, प्रभावी आवेशों का परिमाण उत्सर्जन और अवशोषण एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से निर्धारित किया जाता है। अणुओं की ज्यामिति का अध्ययन एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण द्वारा किया जाता है।

इलेक्ट्रॉनों और परमाणु नाभिक (उनके स्पेक्ट्रा की हाइपरफाइन संरचना के कारण) के साथ-साथ बाहरी और आंतरिक इलेक्ट्रॉनों के बीच बातचीत की खोज ने अणुओं की संरचना को परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) के रूप में निर्धारित करने के लिए इस तरह के तरीकों को बनाना संभव बना दिया। इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस (ईपीआर), न्यूक्लियर क्वाड्रुपोल रेजोनेंस (एनक्यूआर), गामा-रेजोनेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी। विशेष भूमिकाआवेदन की चौड़ाई के संदर्भ में, एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी ने अधिग्रहण कर लिया है। अणुओं की स्थानिक विशेषताओं को स्पष्ट करने में ऑप्टिकल विधियाँ, जैसे कि स्पेक्ट्रोपोलीमेट्री, सर्कुलर डाइक्रोइज़्म और ऑप्टिकल रोटेशन फैलाव, तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही हैं। द्रव्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा उनकी संरचना का निर्धारण करने के लिए टुकड़ों की पहचान के साथ इलेक्ट्रॉन प्रभाव के प्रभाव में निर्वात में अणुओं का विनाश किया जाता है। ईपीआर और एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी (नाभिक का रासायनिक ध्रुवीकरण), फ्लैश फोटोलिसिस और रेडियोलिसिस की विधि के उपयोग से संबंधित उपकरणों के साथ गतिज विधियों के शस्त्रागार को फिर से भर दिया गया है। इससे 10-9 सेकंड या उससे कम समय में होने वाली अल्ट्राफास्ट प्रक्रियाओं का अध्ययन करना संभव हो जाता है।

आणविक भौतिकी और ऊष्मप्रवैगिकी भौतिकी की शाखाएँ हैं जो निकायों में बड़ी संख्या में परमाणुओं और अणुओं से जुड़े निकायों में मैक्रोस्कोपिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करती हैं। मैक्रोस्कोपिक सिस्टम के उदाहरण गैस, तरल पदार्थ, ठोस, प्लाज्मा हैं। मैक्रोसिस्टम के आकार की तुलना में परमाणुओं या अणुओं के आकार बहुत छोटे होते हैं। वे 10 -10 मीटर (हाइड्रोजन परमाणु के आकार) से लेकर 10 -7 मीटर (वायरस प्रोटीन अणु के आकार) की सीमा में भिन्न होते हैं। मानव इंद्रियां अलग-अलग अणुओं के आकार, आकार, ऊर्जा और गति में अंतर करने की अनुमति नहीं देती हैं। हालांकि, कई प्रयोग परोक्ष रूप से, और कुछ मामलों में प्रत्यक्ष रूप से, ऐसा करना संभव बनाते हैं। सेवा अवलोकन के प्रत्यक्ष तरीकेअणुओं में आधुनिक माइक्रोस्कोपी के तरीके शामिल हैं: इलेक्ट्रॉन, आयन, होलोग्राफिक। अवलोकन के अप्रत्यक्ष तरीके: ब्राउनियन गति, वाहिकाओं की दीवारों पर गैस का दबाव, गैसों और तरल पदार्थों का प्रसार, चिपचिपा घर्षण, आदि। इन सभी घटनाओं को समझाया जा सकता है यदि हम मान लें कि पदार्थ: ए) परमाणुओं और अणुओं से मिलकर बनता है, बी) की स्थिति में हैं निरंतर यादृच्छिक गति और ग) उनके बीच संपर्क बल कार्य करते हैं - आकर्षण और प्रतिकर्षण।

मैक्रोस्कोपिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए, दो गुणात्मक रूप से भिन्न और परस्पर पूरक विधियों का उपयोग किया जाता है: सांख्यिकीय (आणविक गतिज)और उष्मागतिकीपहला आणविक भौतिकी को रेखांकित करता है, दूसरा - उष्मागतिकी।

आण्विक भौतिकी- भौतिकी की एक शाखा जो आणविक गतिज अवधारणाओं के आधार पर पदार्थ की संरचना और गुणों का अध्ययन करती है, इस तथ्य के आधार पर कि सभी निकायों में अणु होते हैं जो निरंतर अराजक गति में होते हैं और कुछ कानूनों के अनुसार एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं। यहाँ पिंडों के स्थूल गुणों को अणुओं की कुल क्रिया की अभिव्यक्ति माना जाता है। उसी समय, सिद्धांत रूप में, वे उपयोग करते हैं सांख्यिकीयविधि, व्यक्तिगत अणुओं की गति में नहीं, बल्कि केवल ऐसे औसत मूल्यों में रुचि रखते हैं जो कणों के विशाल संग्रह की गति की विशेषता रखते हैं। इसलिए इसका दूसरा नाम - सांख्यिकीय भौतिकी।

ऊष्मप्रवैगिकी- भौतिकी की एक शाखा जो थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति में मैक्रोस्कोपिक सिस्टम के सामान्य गुणों और इन राज्यों के बीच संक्रमण की प्रक्रियाओं का अध्ययन करती है। ऊष्मप्रवैगिकी उन सूक्ष्म प्रक्रियाओं पर विचार नहीं करती है जो इन परिवर्तनों को रेखांकित करती हैं। यह थर्मोडायनामिक,या घटनात्मक, विधि सांख्यिकीय से भिन्न होती है।

आणविक-गतिज सिद्धांत और थर्मोडायनामिक्स एक दूसरे के पूरक हैं, एक ही पूरे का निर्माण करते हैं, लेकिन विभिन्न शोध विधियों में भिन्न होते हैं। दोनों विधियों को समान परिस्थितियों में किसी पदार्थ के गुणों और अवस्था के संबंध में समान परिणाम देना चाहिए, और इसलिए, किसी पदार्थ के मापदंडों के बीच एक नियमित संबंध होना चाहिए जो आणविक-गतिज सिद्धांत और थर्मोडायनामिक्स में इसकी स्थिति का वर्णन करता है।

एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण: 1) जब एक एक्स-रे किरण क्रिस्टल से गुजरती है तो प्राप्त विवर्तन पैटर्न के अनुसार, अंतर-परमाणु दूरियां निर्धारित की जाती हैं और क्रिस्टल की संरचना स्थापित होती है; 2) व्यापक रूप से लागू प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड अणुओं की संरचना का निर्धारण करने के लिए; 3)बांड की लंबाई और कोण, जो छोटे अणुओं के लिए सटीक रूप से स्थापित होते हैं, मानक मूल्यों के रूप में उपयोग किए जाते हैं, इस धारणा पर कि वे अधिक जटिल बहुलक संरचनाओं में समान रहते हैं; 4) प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड की संरचना को निर्धारित करने के चरणों में से एक पॉलिमर के आणविक मॉडल का निर्माण है जो एक्स-रे डेटा के अनुरूप हैं और मानक बांड लंबाई और बांड कोण बनाए रखते हैं।

नाभिकीय चुबकीय अनुनाद: 1) बेस पर - परमाणुओं के नाभिक द्वारा रेडियो फ्रीक्वेंसी रेंज में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का अवशोषण एक चुंबकीय क्षण होना; 2) ऊर्जा की मात्रा का अवशोषण तब होता है जब नाभिक एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर के मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में होते हैं; 3) विभिन्न रासायनिक वातावरण के साथ नाभिक थोड़े अलग चुंबकीय क्षेत्र में ऊर्जा को अवशोषित करें (या, निरंतर वोल्टेज पर, थोड़ा अलग आवृत्ति रेडियो आवृत्ति कंपन); 4) परिणाम है एनएमआर स्पेक्ट्रम एक पदार्थ जिसमें चुंबकीय रूप से असममित नाभिक को कुछ संकेतों की विशेषता होती है - किसी भी मानक के संबंध में "रासायनिक बदलाव" ; 5) एनएमआर स्पेक्ट्रा एक यौगिक में किसी दिए गए तत्व के परमाणुओं की संख्या और किसी दिए गए आसपास के अन्य परमाणुओं की संख्या और प्रकृति को निर्धारित करना संभव बनाता है।

इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस (ईपीआर): 1) इलेक्ट्रॉनों द्वारा विकिरण के गुंजयमान अवशोषण का उपयोग किया जाता है

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी:1) वे एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हैं जो वस्तुओं को लाखों गुना बढ़ा देता है; 2) 1939 में पहला इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी दिखाई दिया; 3) ~0.4 एनएम के एक संकल्प के साथ, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के अणुओं के साथ-साथ सेल ऑर्गेनेल की संरचना के विवरण को "देखने" की अनुमति देता है; 4) 1950 में डिजाइन किए गए थे माइक्रोटोम्स और चाकू , प्लास्टिक में पूर्व-एम्बेडेड ऊतकों के अल्ट्राथिन (20–200 एनएम) वर्गों को बनाने की अनुमति देता है

प्रोटीन अलगाव और शुद्धिकरण के तरीके:एक बार प्रोटीन स्रोत का चयन करने के बाद, अगला कदम इसे ऊतक से निकालना है। एक बार ब्याज की प्रोटीन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा युक्त अर्क प्राप्त हो जाने के बाद, कणों और गैर-प्रोटीन सामग्री को हटा दिया जाता है, प्रोटीन शुद्धिकरण आगे बढ़ सकता है। एकाग्रता . इसे कम मात्रा में अवक्षेप के विघटन के बाद प्रोटीन वर्षा द्वारा किया जा सकता है। आमतौर पर इसके लिए अमोनियम सल्फेट या एसीटोन का इस्तेमाल किया जाता है। प्रारंभिक घोल में प्रोटीन की मात्रा 1 mg/ml से कम नहीं होनी चाहिए। थर्मल विकृतीकरण . शुद्धिकरण के प्रारंभिक चरण में, कभी-कभी प्रोटीन को अलग करने के लिए गर्मी उपचार का उपयोग किया जाता है। यह तब प्रभावी होता है जब प्रोटीन गर्मी की स्थिति में अपेक्षाकृत स्थिर होता है जबकि साथ के प्रोटीन विकृत होते हैं। यह समाधान के पीएच, उपचार की अवधि और तापमान को बदलता है। चयन के लिए इष्टतम स्थितियांप्रारंभिक रूप से छोटे प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित करें। शुद्धिकरण के पहले चरण के बाद, प्रोटीन एक सजातीय अवस्था से दूर हैं। परिणामी मिश्रण में, प्रोटीन एक दूसरे से घुलनशीलता, आणविक भार, अणु के कुल आवेश, सापेक्ष स्थिरता आदि में भिन्न होते हैं। कार्बनिक सॉल्वैंट्स के साथ प्रोटीन की वर्षा।यह पुराने तरीकों में से एक है। यह औद्योगिक पैमाने पर प्रोटीन के शुद्धिकरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सबसे अधिक बार, इथेनॉल और एसीटोन जैसे सॉल्वैंट्स का उपयोग किया जाता है, कम अक्सर - आइसोप्रोपेनॉल, मेथनॉल, डाइऑक्साने। प्रक्रिया का मुख्य तंत्र: जैसे-जैसे कार्बनिक विलायक की सांद्रता बढ़ती है, एंजाइम के आवेशित हाइड्रोफिलिक अणुओं को घोलने के लिए पानी की क्षमता कम हो जाती है। प्रोटीन की घुलनशीलता उस स्तर तक कम हो जाती है जिस पर एकत्रीकरण और वर्षा शुरू होती है। वर्षा को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण पैरामीटर प्रोटीन अणु का आकार है। अणु जितना बड़ा होगा, प्रोटीन वर्षा के कारण कार्बनिक विलायक की सांद्रता उतनी ही कम होगी। जेल निस्पंदन जेल निस्पंदन विधि का उपयोग करके, मैक्रोमोलेक्यूल्स को उनके आकार के अनुसार जल्दी से अलग किया जा सकता है। क्रोमैटोग्राफी के लिए वाहक एक जेल है, जिसमें एक क्रॉस-लिंक्ड त्रि-आयामी आणविक नेटवर्क होता है, जो स्तंभों को आसानी से भरने के लिए गेंदों (कणिकाओं) के रूप में बनता है। इसलिए सेफैडेक्सिसनिर्दिष्ट ताकना आकार के साथ क्रॉस-लिंक्ड डेक्सट्रांस (α-1 → माइक्रोबियल मूल के 6-ग्लूकन) हैं। डेक्सट्रान श्रृंखलाएं एपिक्लोरोहाइड्रिन का उपयोग करके तीन-कार्बन पुलों के साथ परस्पर जुड़ी हुई हैं। जितने अधिक क्रॉसलिंक, उतने छोटे छेद। इस प्रकार प्राप्त जेल एक आणविक चलनी की भूमिका निभाता है। जब पदार्थों के मिश्रण के घोल को सूजे हुए सेफैडेक्स कणिकाओं से भरे स्तंभ से गुजारा जाता है, तो सेफैडेक्स के रोमछिद्रों के आकार से बड़े बड़े कण तेजी से आगे बढ़ेंगे। छोटे अणु, जैसे कि लवण, धीरे-धीरे आगे बढ़ेंगे क्योंकि वे चलते-फिरते कणिकाओं में प्रवेश करते हैं। वैद्युतकणसंचलन

वैद्युतकणसंचलन विधि का भौतिक सिद्धांत इस प्रकार है। किसी भी पीएच पर समाधान में एक प्रोटीन अणु जो अपने आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु से भिन्न होता है, उसका एक निश्चित औसत चार्ज होता है। इससे प्रोटीन विद्युत क्षेत्र में गति करता है। ड्राइविंग बल विद्युत क्षेत्र की ताकत के परिमाण से निर्धारित होता है इकण के कुल आवेश से गुणा किया जाता है जेड. यह बल माध्यम की चिपचिपाहट का विरोध करता है, जो चिपचिपापन गुणांक के समानुपाती होता है η , कण त्रिज्या आर(स्टोक्स त्रिज्या) और गति वी।; ई जेड = 6πηrv।

एक प्रोटीन के आणविक भार का निर्धारण।मास स्पेक्ट्रोमेट्री (मास स्पेक्ट्रोस्कोपी, मास स्पेक्ट्रोग्राफी, मास स्पेक्ट्रल विश्लेषण, मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण) द्रव्यमान के चार्ज के अनुपात को निर्धारित करके किसी पदार्थ का अध्ययन करने की एक विधि है। प्रोटीन कई सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज प्राप्त करने में सक्षम हैं। रासायनिक तत्वों के परमाणुओं का एक विशिष्ट द्रव्यमान होता है। इस प्रकार, विश्लेषण किए गए अणु के द्रव्यमान का सटीक निर्धारण इसकी मौलिक संरचना को निर्धारित करना संभव बनाता है (देखें: मौलिक विश्लेषण)। मास स्पेक्ट्रोमेट्री विश्लेषण किए गए अणुओं की समस्थानिक संरचना के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी भी प्रदान करती है।

एंजाइमों को अलग करने और शुद्ध करने के तरीके जैविक सामग्री से एंजाइमों का अलगाव ही है वास्तविक रास्ताएंजाइम प्राप्त करना . एंजाइम स्रोत:कपड़े; एक उपयुक्त सब्सट्रेट वाले माध्यम पर उगाए गए बैक्टीरिया; सेलुलर संरचनाएं (माइटोकॉन्ड्रिया, आदि)। वांछित वस्तुओं को जैविक सामग्री से अलग करना सबसे पहले आवश्यक है।

एंजाइम निष्कर्षण विधियाँ: 1) निष्कर्षण(समाधान में अनुवाद):बफर समाधान (अम्लीकरण को रोकता है); एसीटोन के साथ सुखाने ; ब्यूटेनॉल और पानी के मिश्रण से सामग्री का उपचार ; विभिन्न कार्बनिक सॉल्वैंट्स के साथ निष्कर्षण, डिटर्जेंट के जलीय घोल ; परक्लोरेट्स, हाइड्रोलाइटिक एंजाइम (लिपेस, न्यूक्लीज, प्रोटियोलिटिक एंजाइम) के साथ सामग्री का उपचार

ब्यूटेनॉल लिपोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स को नष्ट कर देता है, और एंजाइम जलीय चरण में चला जाता है।

डिटर्जेंट उपचार से एंजाइम का वास्तविक विघटन होता है।

अंश।परिणामों को प्रभावित करने वाले कारक: पीएच, इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता। एंजाइम की गतिविधि को लगातार मापना आवश्यक है।

पीएच परिवर्तन के साथ आंशिक वर्षा

आंशिक गर्मी विकृतीकरण

कार्बनिक सॉल्वैंट्स के साथ आंशिक वर्षा

नमक का अंश - नमकीन बनाना

भिन्नात्मक सोखना (ए. हां डेनिलेव्स्की): adsorbent एंजाइम समाधान में जोड़ा जाता है, फिर प्रत्येक भाग को सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा अलग किया जाता है

यदि एन्जाइम अधिशोषित हो जाता है, तो उसे पृथक कर दिया जाता है, फिर अधिशोषक से हटा दिया जाता है

यदि एंजाइम का अधिशोषण नहीं होता है, तो गिट्टी पदार्थों को अलग करने के लिए अधिशोषक उपचार का उपयोग किया जाता है

एंजाइम समाधान एक स्तंभ के माध्यम से एक adsorbent के साथ पारित किया जाता है और अंश एकत्र किए जाते हैं

एंजाइमों को चुनिंदा रूप से अधिशोषित किया जाता है: स्तंभ क्रोमैटोग्राफी, वैद्युतकणसंचलन; क्रिस्टलीकरण - अत्यधिक शुद्ध एंजाइम प्राप्त करना।

जीवन की सबसे छोटी इकाई के रूप में कोशिका.

आधुनिक कोशिका सिद्धांतनिम्नलिखित बुनियादी प्रावधान शामिल हैं: कोशिका सभी जीवित जीवों की संरचना और विकास की बुनियादी इकाई है, जीवन की सबसे छोटी इकाई है। सभी एककोशिकीय और बहुकोशिकीय जीवों की संरचना में समान (समरूप) होते हैं, रासायनिक संरचना, महत्वपूर्ण गतिविधि की मुख्य अभिव्यक्तियाँ। और चयापचय। कोशिकाओं का प्रजनन उनके विभाजन से होता है, अर्थात। हर नई सेल। जटिल बहुकोशिकीय जीवों में, कोशिकाएँ अपने कार्य और ऊतकों के निर्माण के अनुसार विशिष्ट होती हैं; अंग ऊतकों से बने होते हैं। Cl एक प्राथमिक जीवन प्रणाली है जो आत्म-नवीकरण, स्व-नियमन और स्व-उत्पादन में सक्षम है।

सेल संरचना।प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं का आकार औसतन 0.5-5 माइक्रोन होता है, यूकेरियोटिक कोशिकाओं का आयाम औसतन 10 से 50 माइक्रोन तक होता है।

सेलुलर संगठन दो प्रकार के होते हैं: प्रोकार्योटिकऔर यूकेरियोटिक। प्रोकैरियोटिक प्रकार की कोशिकाएँ अपेक्षाकृत सरल होती हैं। उनके पास एक रूपात्मक रूप से अलग नाभिक नहीं होता है, एकमात्र गुणसूत्र गोलाकार डीएनए द्वारा बनता है और साइटोप्लाज्म में स्थित होता है। साइटोप्लाज्म में कई छोटे राइबोसोम होते हैं; सूक्ष्मनलिकाएं अनुपस्थित हैं, इसलिए साइटोप्लाज्म स्थिर है, और सिलिया और फ्लैगेला की एक विशेष संरचना है। बैक्टीरिया को प्रोकैरियोट्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। अधिकांश आधुनिक जीवित जीव तीन राज्यों में से एक हैं - पौधे, कवक या जानवर, यूकेरियोट्स के सुप्रा-राज्य में एकजुट हैं। जीवों को एककोशिकीय और बहुकोशिकीय में विभाजित किया गया है। एककोशिकीय जीवों में एक एकल कोशिका होती है जो सभी कार्य करती है। सभी प्रोकैरियोट्स एककोशिकीय होते हैं।

यूकैर्योसाइटों- जीव, जो प्रोकैरियोट्स के विपरीत, एक अच्छी तरह से आकार का कोशिका नाभिक होता है, जो परमाणु झिल्ली द्वारा साइटोप्लाज्म से सीमांकित होता है। आनुवंशिक सामग्री कई रैखिक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणुओं में संलग्न है (जीवों के प्रकार के आधार पर, प्रति नाभिक उनकी संख्या दो से कई सौ तक भिन्न हो सकती है), अंदर से कोशिका नाभिक की झिल्ली से जुड़ी होती है और विशाल में बनती है उनमें से अधिकांश हिस्टोन प्रोटीन के साथ एक जटिल है, जिसे क्रोमैटिन कहा जाता है। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में आंतरिक झिल्लियों की एक प्रणाली होती है जो नाभिक के अलावा, कई अन्य जीवों (एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, गोल्गी उपकरण, आदि) का निर्माण करती है। इसके अलावा, विशाल बहुमत में प्रोकैरियोट्स के स्थायी अंतःकोशिकीय सहजीवन होते हैं - माइटोकॉन्ड्रिया, और शैवाल और पौधों में भी प्लास्टिड होते हैं।

जैविक झिल्ली, उनके गुण और कार्य सभी यूकेरियोटिक कोशिकाओं की मुख्य विशेषताओं में से एक आंतरिक झिल्ली की संरचना की प्रचुरता और जटिलता है। झिल्ली कोशिका द्रव्य को से अलग करती है वातावरण, और नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड के गोले भी बनाते हैं। वे गोल्गी कॉम्प्लेक्स बनाने वाले स्टैक के रूप में एंडर-प्लास्मिक रेटिकुलम और चपटा पुटिकाओं की एक भूलभुलैया बनाते हैं। झिल्लियां लाइसोसोम बनाती हैं, पौधे और कवक कोशिकाओं के बड़े और छोटे रिक्तिकाएं, प्रोटोजोआ के स्पंदित रिक्तिकाएं। ये सभी संरचनाएं कुछ विशेष प्रक्रियाओं और चक्रों के लिए डिज़ाइन किए गए डिब्बे (डिब्बे) हैं। इसलिए, झिल्लियों के बिना, कोशिका का अस्तित्व असंभव है। प्लाज्मा झिल्ली,या प्लाज्मालेम्मा,- सभी कोशिकाओं के लिए सबसे स्थायी, बुनियादी, सार्वभौमिक झिल्ली। यह पूरे सेल को कवर करने वाली सबसे पतली (लगभग 10 एनएम) फिल्म है। प्लाज़्मालेम्मा में प्रोटीन और फॉस्फोलिपिड के अणु होते हैं। फॉस्फोलिपिड्स के अणु दो पंक्तियों में व्यवस्थित होते हैं - हाइड्रोफोबिक सिरों के साथ आंतरिक और बाहरी जलीय वातावरण में हाइड्रोफिलिक सिर। कुछ स्थानों पर, फॉस्फोलिपिड्स की द्विपरत (दोहरी परत) प्रोटीन अणुओं (अभिन्न प्रोटीन) के माध्यम से पार हो जाती है। ऐसे प्रोटीन अणुओं के अंदर चैनल - छिद्र होते हैं जिनसे पानी में घुलनशील पदार्थ गुजरते हैं। अन्य प्रोटीन अणु एक तरफ या दूसरे (अर्ध-अभिन्न प्रोटीन) से लिपिड बाईलेयर को आधा कर देते हैं। यूकेरियोटिक कोशिकाओं की झिल्लियों की सतह पर परिधीय प्रोटीन होते हैं। लिपिड और प्रोटीन अणुओं को हाइड्रोफिलिक-हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन द्वारा एक साथ रखा जाता है। झिल्ली के गुण और कार्य. सभी कोशिका झिल्ली गतिशील द्रव संरचनाएं होती हैं, क्योंकि लिपिड और प्रोटीन अणु आपस में जुड़े नहीं होते हैं सहसंयोजी आबंधऔर झिल्ली के तल में पर्याप्त तेज़ी से चलने में सक्षम होते हैं। इसके कारण, झिल्लियां अपना विन्यास बदल सकती हैं, अर्थात उनमें तरलता होती है। झिल्ली बहुत गतिशील संरचनाएं हैं। वे जल्दी से क्षति से ठीक हो जाते हैं, और सेलुलर आंदोलनों के साथ खिंचाव और अनुबंध भी करते हैं। झिल्ली अलग - अलग प्रकारकोशिकाएं रासायनिक संरचना और प्रोटीन, ग्लाइकोप्रोटीन, लिपिड की सापेक्ष सामग्री में और इसके परिणामस्वरूप, उनमें मौजूद रिसेप्टर्स की प्रकृति में काफी भिन्न होती हैं। इसलिए प्रत्येक कोशिका प्रकार को एक व्यक्तित्व की विशेषता होती है जो मुख्य रूप से निर्धारित होती है ग्लाइकोप्रोटीन।कोशिका झिल्ली से निकलने वाले शाखित श्रृंखला ग्लाइकोप्रोटीन शामिल होते हैं कारक पहचानबाहरी वातावरण, साथ ही साथ संबंधित कोशिकाओं की पारस्परिक मान्यता में। उदाहरण के लिए, एक अंडा और एक शुक्राणु कोशिका एक दूसरे को कोशिका की सतह के ग्लाइकोप्रोटीन द्वारा पहचानते हैं जो एक पूरी संरचना के अलग-अलग तत्वों के रूप में एक साथ फिट होते हैं। इस तरह की पारस्परिक मान्यता निषेचन से पहले एक आवश्यक चरण है। मान्यता के साथ जुड़े परिवहन विनियमनझिल्ली के माध्यम से अणुओं और आयनों के साथ-साथ एक प्रतिरक्षाविज्ञानी प्रतिक्रिया जिसमें ग्लाइकोप्रोटीन एंटीजन की भूमिका निभाते हैं। शर्करा इस प्रकार सूचनात्मक अणुओं (प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के समान) के रूप में कार्य कर सकते हैं। झिल्लियों में विशिष्ट रिसेप्टर्स, इलेक्ट्रॉन वाहक, ऊर्जा कन्वर्टर्स, एंजाइमेटिक प्रोटीन भी होते हैं। प्रोटीन कोशिका के अंदर या बाहर कुछ अणुओं के परिवहन को सुनिश्चित करने में शामिल होते हैं, कोशिका झिल्ली के साथ साइटोस्केलेटन के संरचनात्मक संबंध को पूरा करते हैं, या पर्यावरण से रासायनिक संकेतों को प्राप्त करने और परिवर्तित करने के लिए रिसेप्टर्स के रूप में कार्य करते हैं। चयनात्मक पारगम्यता।इसका मतलब है कि अणु और आयन अलग-अलग गति से इससे गुजरते हैं, और बड़ा आकारअणु, झिल्ली के माध्यम से उनके मार्ग को धीमा करते हैं। यह गुण प्लाज्मा झिल्ली को इस प्रकार परिभाषित करता है: आसमाटिक बाधा . पानी और उसमें घुली गैसों में अधिकतम भेदन शक्ति होती है; आयन झिल्ली से बहुत अधिक धीरे-धीरे गुजरते हैं। झिल्ली के आर-पार जल के विसरण को कहते हैं परासरणझिल्ली में पदार्थों के परिवहन के लिए कई तंत्र हैं।

प्रसार- सांद्रता प्रवणता के साथ झिल्ली के माध्यम से पदार्थों का प्रवेश (उस क्षेत्र से जहाँ उनकी सांद्रता अधिक होती है उस क्षेत्र में जहाँ उनकी सांद्रता कम होती है)। सुगम प्रसार के साथविशेष झिल्ली वाहक प्रोटीन चुनिंदा रूप से एक या दूसरे आयन या अणु से बंधते हैं और उन्हें एक सांद्रता प्रवणता के साथ झिल्ली के पार ले जाते हैं।

सक्रिय ट्रांसपोर्टऊर्जा लागत के साथ जुड़ा हुआ है और पदार्थों को उनकी एकाग्रता ढाल के खिलाफ परिवहन के लिए कार्य करता है। वहविशेष वाहक प्रोटीन द्वारा किया जाता है, जो तथाकथित आयन पंप।सबसे अधिक अध्ययन पशु कोशिकाओं में Na - / K - पंप है, जो K - आयनों को अवशोषित करते हुए सक्रिय रूप से Na + आयनों को पंप करता है। इसके कारण, पर्यावरण की तुलना में K - और कम Na + की एक बड़ी सांद्रता कोशिका में बनी रहती है। यह प्रक्रिया एटीपी की ऊर्जा की खपत करती है। झिल्ली पंप की मदद से सक्रिय परिवहन के परिणामस्वरूप, सेल में एमजी 2- और सीए 2+ की एकाग्रता को भी नियंत्रित किया जाता है।

पर एंडोसाइटोसिस (एंडो...- अंदर) प्लास्मलेम्मा का एक निश्चित खंड कब्जा कर लेता है और, जैसा कि यह था, बाह्य सामग्री को कवर करता है, इसे एक झिल्ली रिक्तिका में संलग्न करता है जो झिल्ली के आक्रमण के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुआ है। इसके बाद, ऐसी रिक्तिका एक लाइसोसोम से जुड़ी होती है, जिसके एंजाइम मैक्रोमोलेक्यूल्स को मोनोमर्स में तोड़ देते हैं।

एंडोसाइटोसिस की रिवर्स प्रक्रिया है एक्सोसाइटोसिस (एक्सो...- बाहर)। उसके लिए धन्यवाद, कोशिका रिक्तिका या पुटिकाओं में संलग्न इंट्रासेल्युलर उत्पादों या अपचित अवशेषों को हटा देती है। पुटिका साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के पास पहुंचती है, इसके साथ विलीन हो जाती है और इसकी सामग्री को पर्यावरण में छोड़ दिया जाता है। पाचन एंजाइम, हार्मोन, हेमिकेलुलोज आदि कैसे उत्सर्जित होते हैं।

इस प्रकार, जैविक झिल्ली, कोशिका के मुख्य संरचनात्मक तत्वों के रूप में, न केवल भौतिक सीमाओं के रूप में, बल्कि गतिशील कार्यात्मक सतहों के रूप में कार्य करती है। ऑर्गेनेल की झिल्लियों पर, कई जैव रासायनिक प्रक्रियाएं की जाती हैं, जैसे पदार्थों का सक्रिय अवशोषण, ऊर्जा रूपांतरण, एटीपी संश्लेषण, आदि।

जैविक झिल्ली के कार्यनिम्नलिखित: वे बाहरी वातावरण से कोशिका की सामग्री और साइटोप्लाज्म से जीवों की सामग्री का परिसीमन करते हैं। वे कोशिका के अंदर और बाहर पदार्थों का परिवहन प्रदान करते हैं, साइटोप्लाज्म से ऑर्गेनेल तक और इसके विपरीत। वे रिसेप्टर्स की भूमिका निभाते हैं (पर्यावरण से संकेतों को प्राप्त करना और परिवर्तित करना, सेल पदार्थों को पहचानना, आदि)। वे उत्प्रेरक हैं (झिल्ली रासायनिक प्रक्रियाएं प्रदान करते हैं)। ऊर्जा के परिवर्तन में भाग लें।

"जहां भी हम जीवन से मिलते हैं, हम पाते हैं कि यह किसी प्रोटीन शरीर से जुड़ा हुआ है, और जहां भी हम किसी भी प्रोटीन शरीर से मिलते हैं जो अपघटन की प्रक्रिया में है, हम बिना किसी अपवाद के जीवन की घटना से मिलते हैं"

प्रोटीन उच्च-आणविक नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक यौगिक होते हैं जिनकी विशेषता एक कड़ाई से परिभाषित मौलिक संरचना होती है और हाइड्रोलिसिस पर अमीनो एसिड के लिए विघटित होती है।

विशेषताएं जो उन्हें अन्य कार्बनिक यौगिकों से अलग करती हैं

1. संरचना की अटूट विविधता और साथ ही इसकी उच्च प्रजाति विशिष्टता

2. भौतिक और रासायनिक परिवर्तनों की विशाल श्रृंखला

3. बाहरी प्रभावों के जवाब में अणु के विन्यास को उलटने और काफी स्वाभाविक रूप से बदलने की क्षमता

4. अन्य रासायनिक यौगिकों के साथ सुपरमॉलेक्यूलर संरचनाओं, परिसरों को बनाने की प्रवृत्ति

प्रोटीन संरचना का पॉलीपेप्टाइड सिद्धांत

केवल ई। फिशर (1902) ने पॉलीपेप्टाइड सिद्धांत तैयार किया इमारतों. इस सिद्धांत के अनुसार, प्रोटीन जटिल पॉलीपेप्टाइड होते हैं जिसमें व्यक्तिगत अमीनो एसिड α-कार्बोक्सी COOH और α-NH 2 अमीनो एसिड के समूहों की बातचीत से उत्पन्न होने वाले पेप्टाइड बॉन्ड द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं। ऐलेनिन और ग्लाइसीन की परस्पर क्रिया के उदाहरण का उपयोग करते हुए, एक पेप्टाइड बॉन्ड और एक डाइपेप्टाइड (एक पानी के अणु की रिहाई के साथ) के गठन को निम्नलिखित समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है:

पेप्टाइड्स के नाम में पहले एन-टर्मिनल अमीनो एसिड का नाम होता है जिसमें एक मुक्त NH 2 समूह होता है (एसाइल के लिए विशिष्ट -यल में समाप्त होता है), बाद के अमीनो एसिड के नाम (-यल में भी समाप्त होता है), और मुक्त COOH समूह के साथ C-टर्मिनल अमीनो एसिड का पूरा नाम। उदाहरण के लिए, एक 5 एमिनो एसिड पेंटापेप्टाइड को इसके पूर्ण नाम से नामित किया जा सकता है: ग्लाइसील-अलनील-सेरिल-सिस्टीनिल-अलैनिन, या ग्लाइ-अला-सेर-सीस-अला संक्षेप में।

पॉलीपेप्टाइड सिद्धांत के लिए प्रायोगिक साक्ष्य प्रोटीन संरचनाएं.

1. प्राकृतिक प्रोटीन में अपेक्षाकृत कम अनुमापनीय मुक्त COOH और NH 2 समूह होते हैं, क्योंकि उनमें से अधिकांश एक बाध्य अवस्था में होते हैं, जो पेप्टाइड बॉन्ड के निर्माण में भाग लेते हैं; पेप्टाइड के एन- और सी-टर्मिनल अमीनो एसिड पर मुख्य रूप से मुक्त COOH - और NH 2 -समूहों में अनुमापन उपलब्ध है।

2. अम्ल या क्षारीय हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया में गिलहरीअनुमापनीय COOH और NH 2 समूहों की स्टोइकोमेट्रिक मात्राएँ बनती हैं, जो एक निश्चित संख्या में पेप्टाइड बॉन्ड के टूटने का संकेत देती हैं।

3. प्रोटीयोलाइटिक एंजाइमों (प्रोटीनिस) की क्रिया के तहत, प्रोटीन को सख्ती से परिभाषित टुकड़ों में विभाजित किया जाता है, जिसे पेप्टाइड्स कहा जाता है, जिसमें प्रोटीन की कार्रवाई की चयनात्मकता के अनुरूप टर्मिनल अमीनो एसिड होते हैं। अधूरे हाइड्रोलिसिस के इन टुकड़ों में से कुछ की संरचना उनके बाद के रासायनिक संश्लेषण से साबित हुई थी।

4. बाय्यूरेट अभिक्रिया (क्षारीय माध्यम में कॉपर सल्फेट के विलयन की उपस्थिति में नीला-बैंगनी धुंधला हो जाना) पेप्टाइड बॉन्ड और प्रोटीन युक्त दोनों बायोरेट देता है, जो प्रोटीन में समान बॉन्ड की उपस्थिति का भी प्रमाण है।

5. प्रोटीन क्रिस्टल के एक्स-रे पैटर्न का विश्लेषण प्रोटीन की पॉलीपेप्टाइड संरचना की पुष्टि करता है। इस प्रकार, 0.15–0.2 एनएम के एक संकल्प पर एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण न केवल सी, एच, ओ और एन परमाणुओं के बीच अंतर-परमाणु दूरी और बांड कोणों के आकार की गणना करना संभव बनाता है, बल्कि तस्वीर को "देखना" भी संभव बनाता है। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड अवशेषों की सामान्य व्यवस्था और स्थानिक इसकी अभिविन्यास (रचना)।

6. पॉलीपेप्टाइड सिद्धांत की महत्वपूर्ण पुष्टि प्रोटीन संरचनाएंपहले से ही ज्ञात संरचना के साथ पॉलीपेप्टाइड्स और प्रोटीन के विशुद्ध रूप से रासायनिक तरीकों से संश्लेषित करने की संभावना है: इंसुलिन - 51 अमीनो एसिड अवशेष, लाइसोजाइम - 129 अमीनो एसिड अवशेष, राइबोन्यूक्लिज़ - 124 अमीनो एसिड अवशेष। संश्लेषित प्रोटीन में प्राकृतिक प्रोटीन के समान भौतिक रासायनिक गुण और जैविक गतिविधि थी।

रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय

टॉम्स्क राज्य विश्वविद्यालय

रसायन विज्ञान संकाय के डीन को मंजूरी यू.जी. स्लिज़ोव "_____" ___________

ठीक है। बाज़ील

रसायन विज्ञान में अनुसंधान के भौतिक तरीके

ट्यूटोरियल

यूडीसी 543.42 बीबीके 22.344ए73 पी 25

बाज़िल ओके

पी रसायन विज्ञान में 25 भौतिक अनुसंधान के तरीके: पाठ्यपुस्तक। भत्ता।-टॉम्स्क: टॉम्स्की स्टेट यूनिवर्सिटी, 2013. - 88 पी।

दिया गया संक्षिप्त वर्णनपदार्थ के अध्ययन के लिए कई भौतिक विधियों की सैद्धांतिक नींव। इस मैनुअल का उद्देश्य द्विध्रुवीय क्षणों को मापने के लिए ऑप्टिकल (कंपन, घूर्णी, इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी और अणुओं के फोटोफिजिक्स), अनुनाद (ईपीआर और एनएमआर) विधियों और विधियों का उपयोग करने के क्षेत्रों और संभावनाओं का परिचय देना है।

"पदार्थ की संरचना" पाठ्यक्रम का अध्ययन करने वाले रसायन विज्ञान संकाय के छात्रों के लिए।

समीक्षक -

कैंडी रसायन विज्ञान, प्रो. भौतिकी विभाग और कोलाइड रसायनटी.एस. मिनाकोवा

यूडीसी 543.42 बीबीके 22.344ए73

बाज़िल ओके, 2013 टॉम्स्क स्टेट यूनिवर्सिटी, 2013

प्राक्कथन …………………………… ……………………………………….. .................................
खण्ड एक। विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण, इसकी प्रकृति
और निर्धारण के तरीके ……………………………………… ……………………………………… ............................
अध्याय 1। सैद्धांतिक आधारतरीका ................................................. .................................
1.1. द्विध्रुवीय क्षण की प्रकृति …………………………… ..................................................... ............
1.2. एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में द्विध्रुव। अणु ध्रुवीकरण …………………
1.3. एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में ढांकता हुआ। ढांकता हुआ ध्रुवीकरण ............
1.4. डेबी और क्लॉसियस-मोसोटी समीकरण …………………………… ………………………………………..
1.5. एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की उच्च आवृत्तियों पर एक ढांकता हुआ का ध्रुवीकरण।
मोलर अपवर्तन …………………………… ……………………………………… …………………
अध्याय 2. द्विध्रुव आघूर्ण को मापने की विधियाँ और रसायन शास्त्र में इसका उपयोग ......
2.1. डेबी की पहली विधि …………………………… ……………………………………… .....................
2.2. स्टार्क प्रभाव का उपयोग करके द्विध्रुवीय क्षण का निर्धारण …………………………… .....
2.3. विद्युत अनुनाद विधि ……………………………… ..................................................... ..
2.4. रसायन विज्ञान में द्विध्रुव आघूर्णों पर आँकड़ों का उपयोग ............
खंड दो। ऑप्टिकल वर्णक्रमीय तरीके ……………………………………… .........................
अध्याय 3. वर्णक्रमीय विधियों की सैद्धांतिक नींव …………………………… ............
3.1. बोहर की अभिधारणाएं ...................................... .................................................. ...............
3.2. अणुओं की ऊर्जा को भागों और मुख्य प्रकार के स्पेक्ट्रा में अलग करना …………………………… ............
अध्याय 4. द्विपरमाणुक अणुओं का घूर्णी स्पेक्ट्रा …………………………… ……………………………
4.1. घूर्णी स्थिर स्तरों की ऊर्जा …………………………… ...............................
4.1.1. गोलाकार शीर्ष …………………………… ………………………………………….. ........
4.1.2. सममित शीर्ष …………………………… ………………………………………….. ............
4.2.3. रैखिक अणु …………………………… ………………………………………….. ............
4.2. चयन नियम और घूर्णी अवशोषण स्पेक्ट्रम …………………………… ................... ...
4.3. घूर्णी स्पेक्ट्रा से अणुओं के ज्यामितीय मापदंडों का निर्धारण...
अध्याय 5
द्विपरमाणुक अणुओं की संरचना और गुणों का निर्धारण …………………………… .....
5.1. आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी की विधि की सैद्धांतिक नींव …………………………… ............
5.2. एक हार्मोनिक थरथरानवाला का कंपन स्पेक्ट्रम …………………………… ...................।
5.3. एक एन्हार्मोनिक थरथरानवाला का कंपन स्पेक्ट्रम …………………………… ...................
अध्याय 6. बहुपरमाणुक अणुओं का कंपन स्पेक्ट्रम …………………
6.1. सामान्य कंपनों का वर्गीकरण …………………………… …………………………………………..
6.2. समूह और अभिलक्षणिक आवृत्तियाँ............................................ ……………………………
6.3. आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी का अनुप्रयोग …………………………… ……………………………………… ..
परीक्षण प्रश्न...................................... ……………………………………….. ............
कार्य ......................................... ……………………………………….. .....................................................
अध्याय 7 अणुओं का इलेक्ट्रॉनिक अवशोषण और उत्सर्जन स्पेक्ट्रा।
इंट्रामोल्युलर फोटोफिजिकल प्रक्रियाएं …………………………… ............................

7.1 द्विपरमाणुक अणुओं की इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाएँ और स्पेक्ट्रा …………………………… ............
7.2. इंट्रामोल्युलर प्रक्रियाओं के लिए फ्रेंक-कोंडोन सिद्धांत …………………………… ....
7.3. बहुपरमाणुक अणुओं का इलेक्ट्रॉनिक अवशोषण स्पेक्ट्रा।
लैम्बर्ट-बीयर कानून …………………………… ……………………………………….. .
7.4. इलेक्ट्रॉनिक ट्रांज़िशन का वर्गीकरण …………………………… ……………………………
7.5. अवशोषित ऊर्जा को निष्क्रिय करने की प्रक्रियाएं।
ऊर्जा स्तर आरेख ……………………………………… .....................................................
7.6. प्रतिदीप्ति और उसके नियम ……………………………… ………………………………………
7.7. इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रा का अनुप्रयोग …………………………… .....................................................
परीक्षण प्रश्न...................................... ……………………………………….. ............
कार्य ......................................... ……………………………………….. .....................................................
खंड तीन। अनुनाद अनुसंधान के तरीके …………………………… .....................
अध्याय 8. इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी …………………………… ..
8.1. विधि की सैद्धांतिक नींव। ज़िमन प्रभाव …………………………… ...............................
8.2. सरल अनुनाद स्थिति। जी - कारक ……………………………………… .........................
8.3. इलेक्ट्रॉन-परमाणु अन्योन्यक्रिया …………………………… ............................................................
8.4. ईपीआर स्पेक्ट्रा की अति सूक्ष्म संरचना ........................................................
8.5. रसायन विज्ञान में ईपीआर स्पेक्ट्रा का अनुप्रयोग …………………………… ...............................
परीक्षण प्रश्न...................................... ……………………………………….. ............
कार्य ......................................... ……………………………………….. .....................................................
अध्याय 9. परमाणु चुंबकीय अनुनाद की स्पेक्ट्रोस्कोपी …………………………… ..................
9.1. नाभिक का चुंबकीय क्षण और चुंबकीय क्षेत्र के साथ इसकी बातचीत।
सरल परमाणु अनुनाद की स्थिति ........................................................
9.2. एनएमआर सिग्नल का रासायनिक बदलाव …………………………… ..................................................... ....
9.3. स्पिन-स्पिन इंटरेक्शन और एनएमआर संकेतों की बहुलता …………………
9.4. रसायन विज्ञान में एनएमआर स्पेक्ट्रा का अनुप्रयोग …………………………… ...............................
परीक्षण प्रश्न...................................... ……………………………………….. ............
कार्य ......................................... ……………………………………….. .....................................................
संगोष्ठी पाठों की योजनाएँ …………………………… ………………………………………
साहित्य................................................. ……………………………………….. .........................

प्रस्तावना

वर्तमान में, यह स्पष्ट है कि पदार्थ की संरचना और गुणों के अध्ययन के लिए भौतिक विधियों के व्यापक उपयोग के बिना रसायन विज्ञान का विकास असंभव है। रसायन विज्ञान में आधुनिक भौतिक विधियों का शस्त्रागार इतना व्यापक है, और उनका अनुप्रयोग इतना विविध है कि इसके लिए विधि की क्षमताओं, व्यावहारिक अनुप्रयोग और माप परिणामों की व्याख्या की सक्षम समझ के लिए एक विशेष विधि के तहत सैद्धांतिक सिद्धांतों के व्यवस्थित अध्ययन की आवश्यकता होती है। .

किसी पदार्थ की मापी गई विशेषताएँ कुछ मामलों में ऐसे पैटर्न स्थापित करने के लिए आवश्यक हैं जो किसी पदार्थ के भौतिक और रासायनिक गुणों को व्यक्तिगत अणुओं की रासायनिक संरचना से जोड़ते हैं, और अन्य में - तकनीकी प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने के लिए। अणुओं की मुख्य विशेषताओं और गुणों को निर्धारित करने के अलावा, अनुसंधान के कुछ भौतिक तरीकों से गतिज संतुलन और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तंत्र का अध्ययन करना संभव हो जाता है।

अनुसंधान में प्रयुक्त उपकरणों और उपकरणों के सुधार के साथ-साथ, महत्वपूर्ण प्रवृत्तिभौतिक विधियों का आधुनिक उपयोग उनका जटिल उपयोग है, विशेष रूप से किसी पदार्थ की पहचान करने और उसकी रासायनिक संरचना को स्थापित करने के लिए। इन उद्देश्यों के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ऑप्टिकल और गुंजयमान वर्णक्रमीय तरीके (IR, UV, NMR (NMR) स्पेक्ट्रा) और मास स्पेक्ट्रोस्कोपी हैं। वर्तमान में, समस्या के पूर्ण और विश्वसनीय समाधान के लिए डेटा की आवश्यकता होती है। अधिकतरीके।

"पदार्थ की संरचना" पाठ्यक्रम के "रसायन विज्ञान में अनुसंधान के भौतिक तरीके" खंड के पाठ्यक्रम में व्याख्यान, सेमिनार और प्रयोगशाला कक्षाएं शामिल हैं। वर्तमान ट्यूटोरियलछात्रों को सेमिनार के लिए तैयार करने में मदद करने के लिए संकलित। सेमिनार के लिए योजना द्वारा आवंटित सीमित घंटों के कारण, वे केवल ऑप्टिकल और अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी के तरीकों पर विचार करते हैं, साथ ही अणुओं के द्विध्रुवीय क्षण को मापने के तरीकों पर भी विचार करते हैं। मैनुअल में इन विधियों पर चर्चा की गई है। मैनुअल गणितीय गणना और जटिल सूत्रों के साथ छेड़छाड़ किए बिना प्रत्येक विधियों की सैद्धांतिक नींव को रेखांकित करता है, जो विषय के साथ छात्रों के पहले परिचित के लिए महत्वपूर्ण है, उनके आवेदन के क्षेत्र और संभावनाएं निर्धारित की जाती हैं।

मैनुअल में तीन खंड होते हैं जिनमें 9 अध्याय होते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक विधि के लिए समर्पित होता है। अध्याय के भीतर जिस सिद्धांत पर यह पद्धति आधारित है, इस पद्धति का दायरा, उसका

फायदे और नुकसान। सिद्धांत का अनुसरण करने वाले नियंत्रण प्रश्नों को अध्ययन की जा रही सामग्री के बारे में छात्र की समझ का परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, असाइनमेंट को प्रत्येक विचाराधीन विधियों के ज्ञान को लागू करने का प्रयास करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रत्येक विधि के लिए संगोष्ठी की योजना दी गई है।

प्रयोगशाला कक्षाओं में, छात्र बहुपरमाण्विक अणुओं और मास स्पेक्ट्रोग्राम के आईआर, पीएमआर स्पेक्ट्रा को समझने में लगे हुए हैं। "रसायन विज्ञान में अनुसंधान के भौतिक तरीके" खंड पर व्याख्यान पाठ्यक्रम वर्तमान समय में रसायन विज्ञान में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली भौतिक विधियों, उनके आधुनिक तकनीकी आधार पर चर्चा करता है। इस प्रकार, इस पाठ्यक्रम में पदार्थ के अध्ययन के लिए वर्तमान में उपयोग की जाने वाली सभी भौतिक विधियों का परिचय शामिल है।

खण्ड एक। विद्युत द्विध्रुवीय क्षण, इसकी प्रकृति और माप के तरीके

अध्याय 1. विधि की सैद्धांतिक नींव

1.1. द्विध्रुवीय क्षण की प्रकृति

पर सामान्य तौर पर, एक विद्युत द्विध्रुव को किसी भी प्रणाली के रूप में समझा जाता है जिसमें परिमाण में समान विद्युत आवेश होते हैं और संकेत q . में विपरीत होते हैं i , दूरी l i पर स्थित है:

त्रिज्या - वेक्टर l i , नकारात्मक इलेक्ट्रॉनिक चार्ज के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र से सकारात्मक परमाणु चार्ज के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र तक निर्देशित (चित्र। 1.1)। व्यंजक (1.1) से यह निष्कर्ष निकलता है कि द्विध्रुव आघूर्ण एक सदिश राशि है। अणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण की विभिन्न प्रकृति उन्हें दो मुख्य वर्गों - ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय में विभाजित करती है। ध्रुवीय अणु

					मेरे पास एक द्विध्रुवीय है
					पल, गैर-ध्रुवीय -
					नहीं। ध्रुवीयता की अवधारणा
						गैर-ध्रुवीयता)
	चावल। 1.1. धनात्मक (OQ+) और ऋणात्मक के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र					जिम्मेदार ठहराया जाना
					प्रत्येक रसायन
	(CQ - ) आवेश तथा द्विपरमाणुक में द्विध्रुव आघूर्ण की दिशा
	अणु				मो बनाने वाले बांड-

टी ए बी एल ई 1.1

ABX अणु की ध्रुवता की निर्भरता

एक ध्रुवीय के सामान्य मामले के लिए परमाणुओं की ज्यामितीय व्यवस्था पर ए-बी कनेक्शन

	अणु प्रकार	ज्यामिति	एक द्विध्रुवीय की उपस्थिति
			वें पल
	AB2	रैखिक		CO2, CS2
	AB2			H2O, SO2
	AB3			बीएफ3, एसओ3
	AB3	पिरामिड		NH3, PF3

यदि अणु में कई ध्रुवीय बंधन होते हैं, तो अणु के द्विध्रुवीय क्षण का निर्धारण करते समय, इन बंधनों के द्विध्रुवीय क्षणों को वैक्टर के योग के नियम के अनुसार अभिव्यक्त किया जाता है, इसलिए द्विध्रुवीय क्षण

अणु का क्षण न केवल बंधन द्विध्रुवीय क्षणों के परिमाण से निर्धारित होता है, बल्कि एक दूसरे के सापेक्ष अंतरिक्ष में उनके स्थान से भी निर्धारित होता है। अर्थात्, समान अणुओं में, द्विध्रुव आघूर्ण का परिमाण अणुओं की ज्यामिति की विशेषता बताता है (सारणी 1.1)।

अणुओं के द्विध्रुव आघूर्ण के कारण हैं: 1) रासायनिक बनाने वाले इलेक्ट्रॉन आवेशों के गुरुत्व केंद्र का विस्थापन

अधिक विद्युत ऋणात्मक बंध परमाणुओं की ओर चेसकी बंधन। बाहरी विद्युत की अनुपस्थिति में सममित द्विपरमाणुक अणुओं में

			इलेक्ट्रोनिक
	नाभिक के बारे में सममित। अगला-
	नतीजतन, गुरुत्वाकर्षण का केंद्र सकारात्मक है
	नाभिक और ऋणात्मक के ny आरोप
चावल। 1.2. आपात योजना	प्रत्येक के बाध्यकारी इलेक्ट्रॉनों के आरोप
मोल में होमोपोलर द्विध्रुव-	बंधन परमाणुओं के संयोग और द्विध्रुवीय
	क्षण शून्य है।
	2) सूरत		होमोपोलर

एक रासायनिक बंधन बनाने वाले परमाणु ऑर्बिटल्स के आकार में अंतर के कारण, ऑर्बिटल ओवरलैप का क्षेत्र, यानी। जिस क्षेत्र में बाध्यकारी इलेक्ट्रॉनों (ऋणात्मक आवेश) के मिलने की संभावना अधिक होती है, वह रासायनिक बंधन बनाने वाले परमाणुओं के नाभिक के धनात्मक आवेशों के केंद्र के सापेक्ष स्थानांतरित हो जाता है। यह स्थिति एक समध्रुवीय रासायनिक बंध द्विध्रुव (चित्र 1.2) की उपस्थिति की ओर ले जाती है।

3) एक गैर-बंधन इलेक्ट्रॉन जोड़ी की विषमता। एक गैर-अणु के अणु में उपस्थिति के कारण एक द्विध्रुव की उपस्थिति

		इलेक्ट्रॉनों की एक छितरी हुई जोड़ी आसानी से
		NH3 अणुओं का उदाहरण देखें (a) तथा
		एनएफ3 (में)	(अंजीर.1.3)। विद्युत की तुलना
		परमाणुओं एच (2.1), एन (3.0), और . का खंडन
	चावल। 1.3. वैक्टर का जोड़	एफ (4.0) से पता चलता है कि इसके बावजूद
	जंभाई द्विध्रुवीय क्षणों के साथ di-
		द्विध्रुवीय क्षण एन-एच बांडऔर
	अकेले का पूरा पल
		एन-एफ, द्विध्रुवीय			एन-एच बांड
				कुल	द्विध्रुवीय

पल, जिसकी दिशा नाइट्रोजन इलेक्ट्रॉनों की अकेली जोड़ी के द्विध्रुवीय क्षण की दिशा के साथ मेल खाती है। NF3 अणु के मामले में, कुल बंधन क्षण नाइट्रोजन अकेला जोड़ी के द्विध्रुवीय क्षण के खिलाफ निर्देशित होता है। परिणामस्वरूप, अमोनिया का द्विध्रुव आघूर्ण NF3 के द्विध्रुव आघूर्ण से बड़ा होता है।

उपरोक्त सभी एक विद्युत क्षेत्र के बाहर एक अणु के द्विध्रुवीय क्षण से संबंधित हैं।

1.2. एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में द्विध्रुव। अणु ध्रुवीकरण

एक बाहरी विद्युत क्षेत्र में, अणु बनाने वाले आवेश (इलेक्ट्रॉन बड़े होते हैं, नाभिक छोटे होते हैं) विभिन्न दिशाओं में विस्थापन का अनुभव करते हैं। नतीजतन, एक निरंतर विद्युत क्षेत्र में, गैर-ध्रुवीय अणुओं में भी सकारात्मक और नकारात्मक आवेशों के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र, संयोग करना बंद कर देते हैं, और अणु क्षेत्र की क्रिया के तहत एक द्विध्रुवीय क्षण प्राप्त करता है, जिसे प्रेरित या प्रेरित द्विध्रुवीय क्षण कहा जाता है। .

एक विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत एक अणु के द्विध्रुवीय क्षण को प्राप्त करने के गुण को ध्रुवीकरण कहा जाता है। अणु के प्रेरित द्विध्रुवीय क्षण का मान विद्युत क्षेत्र की ताकत के परिमाण और अणु के गुणों पर ही निर्भर करता है

0 αE , (1.2) जहां ε0 निर्वात की पारगम्यता है, α की ध्रुवीकरण क्षमता है

लेक्यूल्स, ई बाहरी विद्युत क्षेत्र की ताकत है।

आवेश विस्थापन के प्रकार के आधार पर, ध्रुवीकरण को निम्नलिखित घटकों में विभाजित किया जा सकता है।

एक)। इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण - αel। यह तब होता है जब अणु में नाभिक के सापेक्ष इलेक्ट्रॉन कक्षाएँ प्रत्यास्थ रूप से विस्थापित होती हैं। इस प्रकार का ध्रुवीकरण जड़त्वहीन है: बाहरी विद्युत क्षेत्र की ताकत को हटाने के साथ αel गायब हो जाता है।

2))। परमाणु ध्रुवीकरण - αन्यूक्लियस। . तब होता है जब अणु में नाभिक एक दूसरे के सापेक्ष विस्थापित होते हैं। परमाणु ध्रुवीकरण भी व्यावहारिक रूप से जड़-मुक्त है, लेकिन इसका परिमाण इलेक्ट्रॉनिक की तुलना में बहुत कम है:

α जहर।<< α эл.

साथ में, इन दो प्रकार के ध्रुवीकरण को झुकने वाले ध्रुवीकरण के रूप में जाना जाता है:

α डीईएफ़। = α परमाणु + α एल।

दोनों प्रकार के ध्रुवीकरण ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय अणुओं में मौजूद हैं; गैर-ध्रुवीय अणुओं के लिए, कुल ध्रुवीकरण एक विरूपण के बराबर है।

ध्रुवीय अणुओं में एक बाहरी विद्युत क्षेत्र में, यानी अणुओं का अपना द्विध्रुवीय क्षण होता है, विरूपण ध्रुवीकरण के अलावा, एक ओरिएंटल द्विध्रुवीय क्षण अणु के आंतरिक द्विध्रुवीय क्षण की बाहरी विद्युत की दिशा में उन्मुख होने की प्रवृत्ति के कारण उत्पन्न होता है। क्षेत्र और, तदनुसार, प्राच्य ध्रुवीकरण αop। . इस प्रकार, ध्रुवीय अणुओं की कुल ध्रुवीकरण के बराबर है:

चावल। 1.4. एक ढांकता हुआ में एक फ्लैट संधारित्र के क्षेत्र द्वारा प्रेरित इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र

α = αdef. + αop. = α नाभिक। + αel. + αop. .

चूंकि थर्मल गति एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में अणुओं के आंतरिक द्विध्रुवीय क्षणों के उन्मुखीकरण को नष्ट कर देती है, ओरिएंटल ध्रुवीकरण में जड़ता होती है, अर्थात। एओपी , साथ ही ध्रुवीय अणुओं की कुल ध्रुवीकरण, जब बाहरी विद्युत क्षेत्र की ताकत हटा दी जाती है, तो यह कुछ देरी से घट जाती है।

1.3. एक निरंतर विद्युत क्षेत्र में ढांकता हुआ। ढांकता हुआ ध्रुवीकरण

ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय अणुओं से युक्त पदार्थ मुख्य रूप से डाइलेक्ट्रिक्स होते हैं। यदि एक संधारित्र के विद्युत क्षेत्र में एक ढांकता हुआ रखा जाता है, तो ढांकता हुआ ध्रुवीकरण होगा, जो संधारित्र के विद्युत क्षेत्र की ताकत को बदल देगा। प्लेट A के क्षेत्रफल वाले समतल संधारित्र में, उनके बीच की दूरी d और संधारित्र प्लेट σ पर आवेश घनत्व, विद्युत क्षेत्र की प्रबलता E है।

संधारित्र के विद्युत क्षेत्र में स्थित ढांकता हुआ की सतह पर, घनत्व P के प्रेरित आवेश उत्पन्न होते हैं, उनके द्वारा बनाया गया द्विध्रुवीय क्षण होता है: µ = P × A × d, और ढांकता हुआ के एक इकाई आयतन का औसत द्विध्रुवीय क्षण संधारित्र के पूरे स्थान को भरना

टोरस के बराबर है:

µср = µ/V=(Р×А×d)/V=P, यहाँ V संधारित्र में परावैद्युत का आयतन है।

प्राप्त अभिव्यक्ति से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि ढांकता हुआ ध्रुवीकरण ढांकता हुआ के प्रति इकाई आयतन का औसत द्विध्रुवीय क्षण है।

ध्यान दें कि संधारित्र की सतह पर प्रेरित आवेशों द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र की ताकत संघनित्र के क्षेत्र की ताकत के खिलाफ ही निर्देशित होती है।

सैटर और इसे कम करता है (चित्र। 1.4)।

चूंकि एक ढांकता हुआ का ध्रुवीकरण इसके अणुओं के अपने स्वयं के और प्रेरित द्विध्रुवीय क्षणों के जोड़ का परिणाम है, हम पूरे ढांकता हुआ के ध्रुवीकरण के विरूपण और अभिविन्यास घटकों के बारे में बात कर सकते हैं यदि हम प्रेरित द्विध्रुवीय क्षण के मूल्य से संबंधित हैं एक इकाई मात्रा।

नॉलेज बेस में अपना अच्छा काम भेजें सरल है। नीचे दिए गए फॉर्म का प्रयोग करें

छात्र, स्नातक छात्र, युवा वैज्ञानिक जो अपने अध्ययन और कार्य में ज्ञान आधार का उपयोग करते हैं, वे आपके बहुत आभारी रहेंगे।

http://www.allbest.ru/ पर होस्ट किया गया

परिचय

1. प्रायोगिक तरीके

1.1 एक्स-रे इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी

1.2 इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी

1.3 विवर्तन विधियाँ

2. सैद्धांतिक तरीके

2.1 अर्ध-अनुभवजन्य तरीके

2.2 गैर-अनुभवजन्य तरीके

2.3 क्वांटम यांत्रिक तरीके

2.4 हकल विधि

निष्कर्ष

प्रयुक्त स्रोतों की सूची

परिचय

आधुनिक कार्बनिक रसायन विज्ञान में विभिन्न भौतिक अनुसंधान विधियों का बहुत महत्व है। उन्हें दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है। पहले समूह में वे विधियाँ शामिल हैं जो किसी पदार्थ में कोई रासायनिक परिवर्तन किए बिना उसकी संरचना और भौतिक गुणों के बारे में विभिन्न जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देती हैं। इस समूह के तरीकों में से, शायद सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले वर्णक्रमीय क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला में स्पेक्ट्रोस्कोपी हैं - बहुत कठिन एक्स-रे से लेकर बहुत लंबी तरंग दैर्ध्य की रेडियो तरंगों तक नहीं। दूसरे समूह में ऐसे तरीके शामिल हैं जो भौतिक प्रभावों का उपयोग करते हैं जो अणुओं में रासायनिक परिवर्तन का कारण बनते हैं। हाल के वर्षों में, अणु की प्रतिक्रियाशीलता को प्रभावित करने के लिए पहले इस्तेमाल किए जाने वाले प्रसिद्ध भौतिक साधनों के अलावा, नए जोड़े गए हैं। उनमें से, परमाणु रिएक्टरों में उत्पन्न कठोर एक्स-रे और उच्च-ऊर्जा कण प्रवाह के प्रभाव का विशेष महत्व है।

इस पाठ्यक्रम का उद्देश्य अणुओं की संरचना के अध्ययन के तरीकों के बारे में सीखना है।

पाठ्यक्रम कार्य का कार्य:

विधियों के प्रकार ज्ञात कीजिए और उनका अध्ययन कीजिए।

1. प्रयोगात्मक विधियों

1.1 आरएक्स-रे इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी

एक रासायनिक यौगिक की इलेक्ट्रॉनिक संरचना, ठोस की सतह की संरचना और संरचना का अध्ययन करने की एक विधि, एक्स-रे का उपयोग करके फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के आधार पर। जब कोई पदार्थ विकिरणित होता है, तो एक एक्स-रे क्वांटम एचवी अवशोषित होता है (एच-प्लैंक स्थिरांक, वी-विकिरण आवृत्ति), परमाणु के आंतरिक या बाहरी गोले से एक इलेक्ट्रॉन (जिसे फोटोइलेक्ट्रॉन कहा जाता है) के उत्सर्जन के साथ। ऊर्जा के संरक्षण के नियम के अनुसार नमूने में इलेक्ट्रॉन बाध्यकारी ऊर्जा ई सेंट समीकरण द्वारा निर्धारित की जाती है: ई सेंट = एचवी-ई किन, जहां ई किन फोटोइलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा है। आंतरिक गोले के इलेक्ट्रॉनों के ई सेंट के मान किसी दिए गए परमाणु के लिए विशिष्ट होते हैं, इसलिए उनसे रासायनिक संरचना की संरचना को स्पष्ट रूप से निर्धारित करना संभव है। सम्बन्ध। इसके अलावा, ये मात्राएं यौगिक में अन्य परमाणुओं के साथ अध्ययन के तहत परमाणु की बातचीत की प्रकृति को दर्शाती हैं, अर्थात। रासायनिक बंधन की प्रकृति पर निर्भर करता है। नमूने की संरचना फोटोइलेक्ट्रॉन फ्लक्स की तीव्रता I द्वारा निर्धारित की जाती है। आरईएस-इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रोमीटर के लिए डिवाइस का योजनाबद्ध आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है। नमूने एक रीटजेन ट्यूब या सिंक्रोट्रॉन विकिरण से एक्स-रे के साथ विकिरणित होते हैं। फोटोइलेक्ट्रॉन विश्लेषक-उपकरण में प्रवेश करते हैं, जिसमें एक निश्चित ई किन वाले इलेक्ट्रॉनों को सामान्य प्रवाह से मुक्त किया जाता है। विश्लेषक से मोनोक्रोमैटिक इलेक्ट्रॉन प्रवाह पर ध्यान केंद्रित करने के लिए, इसे डिटेक्टर को भेजा जाता है, जहां इसकी तीव्रता I निर्धारित की जाती है। एक्स-रे इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रम में, विभिन्न परमाणुओं की अपनी तीव्रता मैक्सिमा (चित्रा 2) होती है, हालांकि कुछ मैक्सिमा विलय कर सकते हैं, बढ़ी हुई तीव्रता के साथ एक बैंड देना। स्पेक्ट्रम रेखाओं को निम्नानुसार नामित किया गया है: तत्व के प्रतीक के बगल में, अध्ययन के तहत कक्षीय को कहा जाता है (उदाहरण के लिए, संकेतन Cls का अर्थ है कि फोटोइलेक्ट्रॉन कार्बन के 1s कक्षीय से दर्ज किए गए हैं)।

चित्र 1 - इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रोमीटर की योजना: 1-विकिरण स्रोत; 2-नमूना; 3- विश्लेषक; 4-डिटेक्टर; 5-ढाल चुंबकीय क्षेत्र से बचाने के लिए

चित्र 2 - Cls ethyltrifluoroacetate . का एक्स-रे स्पेक्ट्रम

आरईएस एच को छोड़कर, सभी तत्वों का अध्ययन करना संभव बनाता है, जब नमूने में उनकी सामग्री ~ 10 -5 ग्राम है (आरईएस का उपयोग करने वाले तत्व का पता लगाने की सीमा 10 -7 -10 -9 ग्राम है)। तत्व की सापेक्ष सामग्री प्रतिशत के अंश हो सकती है। नमूने ठोस, तरल या गैसीय हो सकते हैं। रासायनिक यौगिकों में परमाणु ए के आंतरिक खोल के इलेक्ट्रॉन का ई सेंट इस परमाणु पर प्रभावी चार्ज क्यू ए और यौगिक के अन्य सभी परमाणुओं द्वारा निर्मित इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता यू पर निर्भर करता है: ई सेंट = केक्यू ए + यू, जहाँ k आनुपातिकता का गुणांक है।

सुविधा के लिए, आरईएस अध्ययन के तहत यौगिक और कुछ मानक में ई सेंट के बीच के अंतर के बराबर रासायनिक बदलाव ई सेंट की अवधारणा का परिचय देता है। एक मानक के रूप में, तत्व के क्रिस्टलीय संशोधन के लिए प्राप्त ई सेंट का मूल्य आमतौर पर उपयोग किया जाता है; उदाहरण के लिए, क्रिस्टलीय सल्फर यौगिक एस के अध्ययन में मानक के रूप में कार्य करता है। चूंकि एक साधारण पदार्थ q A 0 और U = 0 के लिए, E St = kq A + U। इस प्रकार, रासायनिक बदलाव एक रासायनिक यौगिक में अध्ययन किए गए परमाणु A पर एक सकारात्मक प्रभावी चार्ज को इंगित करता है, और एक नकारात्मक एक नकारात्मक चार्ज को इंगित करता है। , और E St के मान परमाणु पर प्रभावी आवेश के समानुपाती होते हैं। चूँकि A परमाणु पर प्रभावी आवेश में परिवर्तन इसकी ऑक्सीकरण अवस्था, पड़ोसी परमाणुओं की प्रकृति और यौगिक की ज्यामितीय संरचना, कार्यात्मक समूहों की प्रकृति, परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था, समन्वय की विधि पर निर्भर करता है। लिगेंड्स आदि को Eb से निर्धारित किया जा सकता है। कार्यात्मक परमाणु समूहों के इलेक्ट्रॉनों की बाध्यकारी ऊर्जा कमजोर रूप से उस रासायनिक यौगिक के प्रकार पर निर्भर करती है जिसमें दिया गया कार्यात्मक समूह स्थित है।

1.2 औरअवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी

ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी का एक खंड जो आईआर क्षेत्र में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अवशोषण और प्रतिबिंब स्पेक्ट्रा का अध्ययन करता है, अर्थात। तरंग दैर्ध्य रेंज में 10 -6 से 10 -3 मीटर तक अवशोषित विकिरण की तीव्रता के निर्देशांक में - तरंग दैर्ध्य (या तरंग संख्या) आईआर स्पेक्ट्रम बड़ी संख्या में मैक्सिमा और मिनिमा के साथ एक जटिल वक्र है। अध्ययन के तहत सिस्टम की जमीनी इलेक्ट्रॉनिक स्थिति के कंपन स्तरों के बीच संक्रमण के परिणामस्वरूप अवशोषण बैंड दिखाई देते हैं। एक व्यक्तिगत अणु की वर्णक्रमीय विशेषताएँ (बैंड मैक्सिमा की स्थिति, उनकी आधी-चौड़ाई, तीव्रता) उसके घटक परमाणुओं के द्रव्यमान, ज्यामितीय संरचना, अंतर-परमाणु बलों की विशेषताओं, आवेश वितरण आदि पर निर्भर करती हैं। इसलिए, IR स्पेक्ट्रा अत्यधिक व्यक्तिगत हैं, जो संरचना कनेक्शनों की पहचान करने और उनका अध्ययन करने में उनके मूल्य को निर्धारित करता है। स्पेक्ट्रा को शास्त्रीय स्पेक्ट्रोफोटोमीटर और फूरियर स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके रिकॉर्ड किया जाता है। एक शास्त्रीय स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के मुख्य भाग निरंतर थर्मल विकिरण, एक मोनोक्रोमेटर और एक गैर-चयनात्मक विकिरण डिटेक्टर का स्रोत हैं। एक पदार्थ के साथ एक सेल (एकत्रीकरण की किसी भी अवस्था में) प्रवेश द्वार के सामने (कभी-कभी बाहर निकलने के पीछे) स्लिट में रखा जाता है। विभिन्न सामग्रियों (LiF, NaCl, KCl, CsF, आदि) से बने प्रिज्म और एक विवर्तन झंझरी का उपयोग एक मोनोक्रोमेटर के फैलाव उपकरण के रूप में किया जाता है। विभिन्न तरंग दैर्ध्य के विकिरण को निकास भट्ठा और विकिरण रिसीवर (स्कैनिंग) में क्रमिक रूप से हटाने का कार्य प्रिज्म या झंझरी को मोड़कर किया जाता है। विकिरण स्रोत - विभिन्न सामग्रियों से विद्युत प्रवाह द्वारा गर्म की गई छड़ें। रिसीवर: संवेदनशील थर्मोकपल, धातु और अर्धचालक थर्मल प्रतिरोध (बोलोमीटर) और गैस थर्मल कन्वर्टर्स, पोत की दीवार के गर्म होने से गैस का ताप और उसके दबाव में बदलाव होता है, जो तय हो जाता है। आउटपुट सिग्नल में पारंपरिक वर्णक्रमीय वक्र का रूप होता है। शास्त्रीय योजना के उपकरणों के लाभ: डिजाइन की सादगी, कम लागत। नुकसान: कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात के कारण कमजोर संकेतों को दर्ज करने की असंभवता, जो सुदूर आईआर क्षेत्र में काम को बहुत जटिल बनाती है; अपेक्षाकृत कम रिज़ॉल्यूशन (0.1 सेमी -1 तक), स्पेक्ट्रा का दीर्घकालिक (मिनटों के भीतर) पंजीकरण। फूरियर स्पेक्ट्रोमीटर में कोई इनपुट और आउटपुट स्लिट नहीं होता है, और मुख्य तत्व एक इंटरफेरोमीटर है। स्रोत से विकिरण प्रवाह दो बीमों में विभाजित होता है जो नमूने से होकर गुजरते हैं और हस्तक्षेप करते हैं। बीम का पथ अंतर एक चल दर्पण द्वारा भिन्न होता है जो बीम में से एक को दर्शाता है। प्रारंभिक संकेत विकिरण स्रोत की ऊर्जा और नमूने के अवशोषण पर निर्भर करता है और इसमें बड़ी संख्या में हार्मोनिक घटकों के योग का रूप होता है। सामान्य रूप में स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, अंतर्निहित कंप्यूटर का उपयोग करके संबंधित फूरियर रूपांतरण किया जाता है। फूरियर स्पेक्ट्रोमीटर के लाभ: उच्च सिग्नल-टू-शोर अनुपात, फैलाव तत्व को बदले बिना तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला में संचालित करने की क्षमता, स्पेक्ट्रम का तेज (सेकंड और अंशों में) पंजीकरण, उच्च रिज़ॉल्यूशन (0.001 तक) सेमी -1)। नुकसान: विनिर्माण जटिलता और उच्च लागत। सभी स्पेक्ट्रोफोटोमीटर एक कंप्यूटर से लैस हैं जो स्पेक्ट्रा की प्राथमिक प्रसंस्करण करता है: संकेतों का संचय, शोर से उनका अलगाव, पृष्ठभूमि का घटाव और तुलना स्पेक्ट्रम (विलायक स्पेक्ट्रम), रिकॉर्डिंग पैमाने में परिवर्तन, प्रयोगात्मक वर्णक्रमीय मापदंडों की गणना, तुलना दिए गए स्पेक्ट्रा के साथ, स्पेक्ट्रा का विभेदन, आदि। IR स्पेक्ट्रोफोटोमीटर के लिए क्युवेट्स IR क्षेत्र में पारदर्शी सामग्री से बनाए जाते हैं। सीसीएल 4, सीएचसीएल 3, टेट्राक्लोरोथिलीन, वैसलीन तेल आमतौर पर सॉल्वैंट्स के रूप में उपयोग किया जाता है। ठोस नमूनों को अक्सर कुचल दिया जाता है, केबीआर पाउडर के साथ मिलाया जाता है, और गोलियों में संकुचित किया जाता है। आक्रामक तरल पदार्थ और गैसों के साथ काम करने के लिए, क्यूवेट खिड़कियों पर विशेष रूप से सुरक्षात्मक कोटिंग्स (जीई, सी) का उपयोग किया जाता है। उपकरण को खाली करने या नाइट्रोजन से शुद्ध करने से हवा का हस्तक्षेप करने वाला प्रभाव समाप्त हो जाता है। कमजोर रूप से अवशोषित पदार्थों (दुर्लभ गैसों, आदि) के मामले में, मल्टीपास कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है, जिसमें समानांतर दर्पणों की एक प्रणाली से कई प्रतिबिंबों के कारण ऑप्टिकल पथ की लंबाई सैकड़ों मीटर तक पहुंच जाती है। मैट्रिक्स अलगाव विधि, जिसमें परीक्षण गैस को आर्गन के साथ मिलाया जाता है, और फिर मिश्रण जम जाता है, व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। नतीजतन, अवशोषण बैंड की आधी-चौड़ाई तेजी से घट जाती है और स्पेक्ट्रम अधिक विपरीत हो जाता है। एक विशेष सूक्ष्म तकनीक का उपयोग बहुत छोटे आकार (मिमी के अंश) की वस्तुओं के साथ काम करना संभव बनाता है। ठोसों की सतह के स्पेक्ट्रम को पंजीकृत करने के लिए कुंठित पूर्ण आंतरिक परावर्तन की विधि का उपयोग किया जाता है। यह कुल आंतरिक परावर्तन प्रिज्म से निकलने वाले विद्युत चुम्बकीय विकिरण की ऊर्जा के पदार्थ की सतह परत द्वारा अवशोषण पर आधारित है, जो अध्ययन के तहत सतह के साथ ऑप्टिकल संपर्क में है। इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी का व्यापक रूप से मिश्रण के विश्लेषण और शुद्ध पदार्थों की पहचान के लिए उपयोग किया जाता है। मात्रात्मक विश्लेषण बौगुएर-लैम्बर्ट-बीयर कानून पर आधारित है, अर्थात, एक नमूने में किसी पदार्थ की एकाग्रता पर अवशोषण बैंड की तीव्रता की निर्भरता पर। इस मामले में, पदार्थों की संख्या को अलग किए गए अवशोषण बैंड द्वारा नहीं, बल्कि तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला में वर्णक्रमीय वक्रों द्वारा आंका जाता है। यदि घटकों की संख्या छोटी (4-5) है, तो उनके स्पेक्ट्रा को बाद के एक महत्वपूर्ण ओवरलैप के साथ भी गणितीय रूप से अलग करना संभव है। मात्रात्मक विश्लेषण की त्रुटि, एक नियम के रूप में, प्रतिशत का एक अंश है। शुद्ध पदार्थों की पहचान आमतौर पर सूचना पुनर्प्राप्ति प्रणालियों की मदद से की जाती है, जो स्वचालित रूप से विश्लेषण किए गए स्पेक्ट्रम की तुलना कंप्यूटर मेमोरी में संग्रहीत स्पेक्ट्रा से करते हैं। आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस सिस्टम का उपयोग नए पदार्थों (जिनके अणुओं में 100 परमाणु तक हो सकते हैं) की पहचान करने के लिए किया जाता है। इन प्रणालियों में, वर्णक्रमीय संरचनात्मक सहसंबंधों के आधार पर, दाढ़ संरचनाएं उत्पन्न होती हैं, फिर उनके सैद्धांतिक स्पेक्ट्रा का निर्माण किया जाता है, जिनकी तुलना प्रयोगात्मक डेटा से की जाती है। अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से अणुओं और अन्य वस्तुओं की संरचना के अध्ययन में मॉडल के मापदंडों के बारे में जानकारी प्राप्त करना और तथाकथित को हल करने के लिए गणितीय रूप से कम करना शामिल है। उलटा वर्णक्रमीय समस्याएं। ऐसी समस्याओं का समाधान वांछित मापदंडों के क्रमिक सन्निकटन द्वारा किया जाता है, जिसकी गणना विशेष का उपयोग करके की जाती है। प्रायोगिक वक्रों के लिए वर्णक्रमीय वक्रों का सिद्धांत। पैरामीटर कहते हैं। मॉडल परमाणुओं के द्रव्यमान हैं जो प्रणाली, बंधन लंबाई, बंधन और टोरसन कोण, संभावित सतह विशेषताओं (बल स्थिरांक, आदि), बंधनों के द्विध्रुवीय क्षण और बंधन लंबाई के संबंध में उनके डेरिवेटिव आदि बनाते हैं। इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी बनाता है स्थानिक और गठनात्मक आइसोमर्स की पहचान करना, इंट्रा- और इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन, रासायनिक बंधों की प्रकृति, अणुओं में आवेशों का वितरण, चरण परिवर्तन, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कैनेटीक्स का अध्ययन करना, अल्पकालिक रजिस्टर करना संभव है (जीवनकाल 10 -6 तक) s) कण, अलग-अलग जियोम को परिष्कृत करते हैं। पैरामीटर, थर्मोडायनामिक कार्यों की गणना के लिए डेटा प्राप्त करना, आदि। ऐसे अध्ययनों का एक आवश्यक चरण स्पेक्ट्रा की व्याख्या है, अर्थात। सामान्य कंपन के रूप का निर्धारण, स्वतंत्रता की डिग्री पर कंपन ऊर्जा का वितरण, महत्वपूर्ण मापदंडों का चयन जो स्पेक्ट्रा में बैंड की स्थिति और उनकी तीव्रता को निर्धारित करते हैं। 100 परमाणुओं तक के अणुओं के स्पेक्ट्रा की गणना, सहित। पॉलिमर कंप्यूटर की मदद से किए जाते हैं। इस मामले में, मोल की विशेषताओं को जानना आवश्यक है। मॉडल (बल स्थिरांक, इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल पैरामीटर, आदि), जो संबंधित प्रतिलोम वर्णक्रमीय समस्याओं को हल करके या क्वांटम रासायनिक गणना द्वारा पाए जाते हैं। दोनों ही मामलों में, आमतौर पर आवर्त प्रणाली के केवल पहले चार अवधियों के परमाणुओं वाले अणुओं के लिए डेटा प्राप्त करना संभव है। इसलिए, अणुओं की संरचना का अध्ययन करने के लिए एक विधि के रूप में अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी कार्बनिक और ऑर्गेनोलेमेंट रसायन विज्ञान में सबसे व्यापक हो गया है। कुछ मामलों में, आईआर क्षेत्र में गैसों के लिए, कंपन बैंड की घूर्णी संरचना का निरीक्षण करना संभव है। इससे द्विध्रुवीय क्षणों और जियोम की गणना करना संभव हो जाता है। अणुओं के पैरामीटर, बल स्थिरांक निर्दिष्ट करें, आदि।

1.3 विवर्तन विधियां

किसी पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने के लिए विवर्तन विधियां एक्स-रे (सिंक्रोट्रॉन सहित) विकिरण, इलेक्ट्रॉन या न्यूट्रॉन फ्लक्स के अध्ययन के तहत पदार्थ द्वारा बिखरने की तीव्रता के कोणीय वितरण के अध्ययन पर आधारित हैं। एक्स-रे, इलेक्ट्रॉन विवर्तन, न्यूट्रॉन विवर्तन भेद। सभी मामलों में, प्राथमिक, सबसे अधिक बार मोनोक्रोमैटिक, बीम को अध्ययन के तहत वस्तु की ओर निर्देशित किया जाता है और प्रकीर्णन पैटर्न का विश्लेषण किया जाता है। बिखरे हुए विकिरण को फोटोग्राफिक रूप से या काउंटरों की सहायता से पंजीकृत किया जाता है। चूंकि विकिरण तरंग दैर्ध्य आमतौर पर 0.2 एनएम से अधिक नहीं होता है, अर्थात, किसी पदार्थ (0.1-0.4 एनएम) में परमाणुओं के बीच की दूरी के अनुरूप, आपतित तरंग का प्रकीर्णन परमाणुओं द्वारा विवर्तन होता है। विवर्तन पैटर्न से, सिद्धांत रूप में किसी पदार्थ की परमाणु संरचना का पुनर्निर्माण किया जा सकता है। लोचदार बिखरने के पैटर्न और रिक्त स्थान के बीच संबंध का वर्णन करने वाला सिद्धांत, बिखरने वाले केंद्रों का स्थान, सभी विकिरणों के लिए समान है। हालांकि, चूंकि पदार्थ के साथ विभिन्न प्रकार के विकिरण की बातचीत एक अलग भौतिक है। प्रकृति, विशिष्ट रूप और विवर्तन की विशेषताएं। पैटर्न परमाणुओं की विभिन्न विशेषताओं द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। इसलिए, विभिन्न विवर्तन विधियां एक-दूसरे की पूरक जानकारी प्रदान करती हैं।

विवर्तन के सिद्धांत की मूल बातें . फ्लैट मोनोक्रोमैटिक। तरंग दैर्ध्य और तरंग वेक्टर के साथ एक लहर, जहां इसे गति के साथ कणों के बीम के रूप में माना जा सकता है, जहां परमाणुओं के संग्रह द्वारा बिखरी हुई लहर का आयाम समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

परमाणु कारक की गणना के लिए उसी सूत्र का उपयोग किया जाता है, जो परमाणु के अंदर प्रकीर्णन घनत्व के वितरण का वर्णन करता है। परमाणु कारक के मान प्रत्येक प्रकार के विकिरण के लिए विशिष्ट होते हैं। एक्स-रे परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों द्वारा प्रकीर्णित होते हैं। संबंधित परमाणु कारक संख्यात्मक रूप से एक परमाणु में इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होता है, यदि इसे इलेक्ट्रॉनिक इकाइयों के नाम से व्यक्त किया जाता है, अर्थात एक मुक्त इलेक्ट्रॉन द्वारा एक्स-रे प्रकीर्णन आयाम की सापेक्ष इकाइयों में। इलेक्ट्रॉनों का प्रकीर्णन परमाणु की इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता से निर्धारित होता है। एक इलेक्ट्रॉन के लिए परमाणु कारक संबंधित है:

अनुसंधान अणु स्पेक्ट्रोस्कोपी विवर्तन क्वांटम

चित्र 2 - प्रकीर्णन कोण पर एक्स-रे (1), इलेक्ट्रॉनों (2) और न्यूट्रॉन (3) के परमाणु कारकों के निरपेक्ष मूल्यों की निर्भरता

चित्र 3- एक्स-रे (ठोस रेखा), इलेक्ट्रॉनों (धराशायी रेखा) और न्यूट्रॉन के परमाणु संख्या Z पर कोण-औसत परमाणु कारकों की सापेक्ष निर्भरता

सटीक गणना इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण के विचलन या गोलाकार समरूपता से परमाणुओं की क्षमता और नाम परमाणु तापमान कारक पर विचार करती है, जो बिखरने पर परमाणुओं के थर्मल कंपन के प्रभाव को ध्यान में रखती है। विकिरण के लिए, परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले पर बिखरने के अलावा, एक भूमिका होती है जो नाभिक पर प्रतिध्वनि प्रकीर्णन खेल सकती है। प्रकीर्णन कारक f m घटना के तरंग सदिशों और ध्रुवण सदिशों तथा प्रकीर्णित तरंगों पर निर्भर करता है। किसी वस्तु द्वारा प्रकीर्णन की तीव्रता I(s) आयाम मापांक के वर्ग के समानुपाती होती है: I(s)~|F(s)| 2. प्रयोगात्मक रूप से, केवल |F(s)| moduli निर्धारित किया जा सकता है, और प्रकीर्णन घनत्व फ़ंक्शन (r) के निर्माण के लिए, प्रत्येक s के लिए चरणों (ओं) को जानना भी आवश्यक है। फिर भी, विवर्तन विधियों का सिद्धांत मापित I(s) से फलन (r) प्राप्त करना संभव बनाता है, अर्थात पदार्थों की संरचना का निर्धारण करने के लिए। इस मामले में, क्रिस्टल के अध्ययन में सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त होते हैं। संरचनात्मक विश्लेषण . एक एकल क्रिस्टल एक कड़ाई से आदेशित प्रणाली है; इसलिए, विवर्तन के दौरान, केवल असतत बिखरे हुए बीम बनते हैं, जिसके लिए प्रकीर्णन वेक्टर पारस्परिक जाली वेक्टर के बराबर होता है।

प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित मात्राओं से फ़ंक्शन (एक्स, वाई, जेड) का निर्माण करने के लिए, परीक्षण और त्रुटि विधि, अंतर-परमाणु दूरी के कार्य का निर्माण और विश्लेषण, आइसोमोर्फिक प्रतिस्थापन की विधि, और चरणों को निर्धारित करने के लिए प्रत्यक्ष विधियों का उपयोग किया जाता है। कंप्यूटर पर प्रायोगिक डेटा का प्रसंस्करण, बिखरने वाले घनत्व वितरण मानचित्रों के रूप में संरचना को फिर से बनाना संभव बनाता है। एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण का उपयोग करके क्रिस्टल संरचनाओं का अध्ययन किया जाता है। इस विधि द्वारा 100 हजार से अधिक क्रिस्टल संरचनाओं का निर्धारण किया गया है।

अकार्बनिक क्रिस्टल के लिए, विभिन्न शोधन विधियों (अवशोषण के लिए सुधारों को ध्यान में रखते हुए, परमाणु तापमान कारक की अनिसोट्रॉपी, आदि) का उपयोग करके, फ़ंक्शन को 0.05 तक के रिज़ॉल्यूशन के साथ पुनर्स्थापित करना संभव है।

चित्र 4 - क्रिस्टल संरचना के परमाणु घनत्व का प्रक्षेपण

इससे परमाणुओं के थर्मल कंपन, रासायनिक बंधों के कारण इलेक्ट्रॉनों के वितरण की विशेषताओं आदि की अनिसोथेरेपी को निर्धारित करना संभव हो जाता है। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण की मदद से, प्रोटीन क्रिस्टल की परमाणु संरचनाओं को समझना संभव है, जिसके अणुओं में हजारों परमाणु होते हैं। एक्स-रे विवर्तन का उपयोग क्रिस्टल (एक्स-रे स्थलाकृति में) में दोषों का अध्ययन करने के लिए, निकट-सतह परतों (एक्स-रे स्पेक्ट्रोमेट्री में) का अध्ययन करने के लिए, और गुणात्मक और मात्रात्मक रूप से पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री की चरण संरचना को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन करने के लिए एक विधि के रूप में इलेक्ट्रॉन विवर्तन का एक निशान है। विशेषताएं: 1) इलेक्ट्रॉनों के साथ पदार्थ की बातचीत एक्स-रे की तुलना में बहुत मजबूत है, इसलिए पदार्थ की पतली परतों में 1-100 एनएम की मोटाई के साथ विवर्तन होता है; 2) f e f p से कमजोर परमाणु नाभिक पर निर्भर करता है, जिससे भारी परमाणुओं की उपस्थिति में प्रकाश परमाणुओं की स्थिति निर्धारित करना आसान हो जाता है; संरचनात्मक इलेक्ट्रॉन विवर्तन का व्यापक रूप से सूक्ष्म रूप से छितरी हुई वस्तुओं का अध्ययन करने के साथ-साथ विभिन्न प्रकार की बनावट (मिट्टी के खनिज, अर्धचालक फिल्म, आदि) का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है। कम-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन विवर्तन (10-300 eV, 0.1-0.4 एनएम) क्रिस्टल सतहों का अध्ययन करने के लिए एक प्रभावी तरीका है: परमाणुओं की व्यवस्था, उनके थर्मल कंपन की प्रकृति, आदि। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी एक विवर्तन का उपयोग करके किसी वस्तु की छवि को पुनर्स्थापित करता है। पैटर्न और 0.2 -0.5 एनएम के संकल्प के साथ क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन करने की अनुमति देता है। संरचनात्मक विश्लेषण के लिए न्यूट्रॉन के स्रोत तेजी से न्यूट्रॉन परमाणु रिएक्टर हैं, साथ ही स्पंदित रिएक्टर भी हैं। न्यूट्रॉन के मैक्सवेलियन वेग वितरण के कारण रिएक्टर चैनल छोड़ने वाले न्यूट्रॉन बीम का स्पेक्ट्रम निरंतर है (इसकी अधिकतम 100 डिग्री सेल्सियस 0.13 एनएम की तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है)।

बीम मोनोक्रोमैटाइजेशन अलग-अलग तरीकों से किया जाता है - मोनोक्रोमेटर क्रिस्टल आदि की मदद से। न्यूट्रॉन विवर्तन का उपयोग, एक नियम के रूप में, एक्स-रे संरचनात्मक डेटा को परिष्कृत और पूरक करने के लिए किया जाता है। एफ और परमाणु संख्या पर एक मोनोटोनिक निर्भरता की अनुपस्थिति प्रकाश परमाणुओं की स्थिति को काफी सटीक रूप से निर्धारित करना संभव बनाती है। इसके अलावा, एक ही तत्व में एक ही तत्व के समस्थानिकों में f के बहुत भिन्न मान हो सकते हैं और (उदाहरण के लिए, f और हाइड्रोकार्बन 3.74.10 13 सेमी, ड्यूटेरियम 6.67.10 13 सेमी)। इससे आइसोटोप के स्थान का अध्ययन करना और अतिरिक्त जानकारी प्राप्त करना संभव हो जाता है। समस्थानिक प्रतिस्थापन द्वारा संरचना के बारे में जानकारी। चुंबकीय संपर्क का अनुसंधान। परमाणुओं के चुंबकीय क्षण वाले न्यूट्रॉन चुंबकीय परमाणुओं के घूमने की जानकारी देते हैं। Mössbauer विकिरण की विशेषता एक अत्यंत छोटी रेखा चौड़ाई - 10 8 eV (जबकि एक्स-रे ट्यूबों की विशेषता विकिरण की रेखा चौड़ाई 1 eV है)। यह एक उच्च अस्थायी और स्थान का कारण बनता है। गुंजयमान परमाणु प्रकीर्णन की स्थिरता, जो विशेष रूप से, चुंबकीय क्षेत्र और नाभिक पर विद्युत क्षेत्र ढाल का अध्ययन करना संभव बनाता है। विधि की सीमाएं मोसबाउर स्रोतों की कम शक्ति और नाभिक के अध्ययन के तहत क्रिस्टल में अनिवार्य उपस्थिति हैं जिसके लिए मोसबाउर प्रभाव देखा जाता है। गैर-क्रिस्टलीय पदार्थों का संरचनात्मक विश्लेषण। गैसों, तरल पदार्थों और अनाकार ठोस पदार्थों में अलग-अलग अणु अंतरिक्ष में अलग-अलग उन्मुख होते हैं; इसलिए, बिखरी हुई तरंगों के चरणों को निर्धारित करना आमतौर पर असंभव है। इन मामलों में, प्रकीर्णन तीव्रता को आमतौर पर तथाकथित का उपयोग करके दर्शाया जाता है। अंतरपरमाण्विक सदिश r jk , जो अणुओं में विभिन्न परमाणुओं (j और k) के जोड़े को जोड़ते हैं: r jk = r j - r k । प्रकीर्णन पैटर्न का सभी झुकावों पर औसत होता है:

2 सैद्धांतिक तरीके

2.1 अर्ध-अनुभवजन्य तरीके

क्वांटम रसायन विज्ञान के अर्ध-अनुभवजन्य तरीके, मोल की गणना के तरीके। प्रायोगिक डेटा की भागीदारी के साथ किसी पदार्थ की विशेषताएँ या गुण। संक्षेप में, अर्ध-अनुभवजन्य विधियां पॉलीएटोमिक सिस्टम के लिए श्रोडिंगर समीकरण को हल करने के लिए गैर-अनुभवजन्य विधियों के समान हैं, हालांकि, अर्ध-अनुभवजन्य विधियों में गणना की सुविधा के लिए, अतिरिक्त लोगों को पेश किया जाता है। सरलीकरण एक नियम के रूप में, ये सरलीकरण वैलेंस सन्निकटन के साथ जुड़े हुए हैं, अर्थात, वे केवल वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के विवरण पर आधारित हैं, साथ ही गैर-अनुभवजन्य पद्धति के सटीक समीकरणों में आणविक अभिन्न के कुछ वर्गों की उपेक्षा के साथ हैं। अर्ध-अनुभवजन्य गणना की जाती है।

अनुभवजन्य मापदंडों की पसंद गैर-अनुभवजन्य गणनाओं के अनुभव के सामान्यीकरण पर आधारित है, अणुओं की संरचना और घटना संबंधी नियमितताओं के बारे में रासायनिक विचारों को ध्यान में रखते हुए। विशेष रूप से, ये पैरामीटर वैलेंस इलेक्ट्रॉनों पर आंतरिक इलेक्ट्रॉनों के प्रभाव को अनुमानित करने के लिए आवश्यक हैं, कोर इलेक्ट्रॉनों द्वारा बनाई गई प्रभावी क्षमता को स्थापित करने के लिए, और इसी तरह। अनुभवजन्य मापदंडों के अंशांकन के लिए प्रायोगिक डेटा का उपयोग ऊपर वर्णित सरलीकरण के कारण होने वाली त्रुटियों को समाप्त करना संभव बनाता है, लेकिन केवल अणुओं के उन वर्गों के लिए जिनके प्रतिनिधि संदर्भ अणुओं के रूप में कार्य करते हैं, और केवल उन गुणों के लिए जिनसे पैरामीटर निर्धारित किए गए थे। .

घाट के बारे में विचारों के आधार पर सबसे आम अर्ध-अनुभवजन्य तरीके। ऑर्बिटल्स (आणविक कक्षीय विधियाँ देखें, कक्षीय)। एलसीएओ सन्निकटन के साथ संयोजन में, यह परमाणु ऑर्बिटल्स पर इंटीग्रल के संदर्भ में एक अणु के हैमिल्टन को व्यक्त करना संभव बनाता है। मोल में अर्ध-अनुभवजन्य विधियों का निर्माण करते समय। इंटीग्रल्स एक ही इलेक्ट्रॉन (डिफरेंशियल ओवरलैप) के निर्देशांक के आधार पर ऑर्बिटल्स के उत्पादों को अलग करते हैं, और इंटीग्रल के कुछ वर्गों की उपेक्षा करते हैं। उदाहरण के लिए, यदि a पर अवकलन अतिव्यापन वाले सभी समाकलों को शून्य माना जाता है। बी, यह तथाकथित निकला। अंतर की पूर्ण उपेक्षा की विधि। ओवरलैप (पीपीडीपी, अंग्रेजी ट्रांसक्रिप्शन में सीएनडीओ-डिफरेंशियल ओवरलैप की पूर्ण उपेक्षा)। वे डिफरेंशियल ओवरलैप की आंशिक या संशोधित आंशिक उपेक्षा का भी उपयोग करते हैं (क्रमशः, CHPD या MCHPD, अंग्रेजी ट्रांसक्रिप्शन में INDO-इंटरमीडिएट डिफरेंशियल ओवरलैप और MINDO- मॉडिफाइड INDO की उपेक्षा), डायटोमिक डिफरेंशियल ओवरलैप की उपेक्षा - PDDP, या डायटोमिक डिफरेंशियल ओवरलैप की उपेक्षा (एनडीडीओ), - डायटोमिक ओवरलैप (एमटीडीओ, या डायटोमिक ओवरलैप, एमएनडीओ की संशोधित उपेक्षा) की संशोधित उपेक्षा। एक नियम के रूप में, अर्ध-अनुभवजन्य विधियों में से प्रत्येक के कई रूप होते हैं, जो आमतौर पर विधि के नाम पर एक संख्या या स्लैश के बाद एक अक्षर द्वारा इंगित किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, PPDP/2, MCHPDP/3, MPDP/2 विधियों को ग्राउंड इलेक्ट्रॉनिक अवस्था में आणविक नाभिक के संतुलन विन्यास की गणना के लिए परिचालित किया जाता है, चार्ज वितरण, आयनीकरण क्षमता, रासायनिक यौगिकों के गठन की एन्थैल्पी, PDDP विधि का उपयोग किया जाता है। स्पिन घनत्व की गणना करने के लिए। इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना की ऊर्जा की गणना करने के लिए, स्पेक्ट्रोस्कोपिक पैरामीट्रिजेशन (पीपीडीपी/एस विधि) का उपयोग किया जाता है। अर्ध-अनुभवजन्य विधियों के नाम पर संबंधित कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग करना भी आम है। उदाहरण के लिए, टीएमएपी पद्धति के विस्तारित रूपों में से एक को ऑस्टिन मॉडल कहा जाता है, जैसा कि संबंधित कार्यक्रम (ऑस्टिन मॉडल, एएम) है। अर्ध-अनुभवजन्य विधियों के कई सौ अलग-अलग प्रकार हैं, विशेष रूप से, कॉन्फ़िगरेशन इंटरैक्शन विधि के समान अर्ध-अनुभवजन्य विधियों को विकसित किया गया है। अर्ध-अनुभवजन्य विधियों के विभिन्न रूपों की बाहरी समानता के साथ, उनमें से प्रत्येक का उपयोग केवल उन गुणों की गणना करने के लिए किया जा सकता है जिनके लिए अनुभवजन्य पैरामीटर कैलिब्रेट किए गए थे। नायब में। सरल अर्ध-अनुभवजन्य गणना प्रत्येक घाट। वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के लिए एक कक्षीय को एक-इलेक्ट्रॉन श्रोडिंगर समीकरण के समाधान के रूप में परिभाषित किया गया है जिसमें हैमिल्टनियन ऑपरेटर के साथ नाभिक के क्षेत्र में स्थित एक इलेक्ट्रॉन के लिए मॉडल क्षमता (छद्म क्षमता) और सिस्टम में अन्य सभी इलेक्ट्रॉनों के औसत क्षेत्र शामिल हैं। इस तरह की क्षमता सीधे प्राथमिक कार्यों या उनके आधार पर अभिन्न ऑपरेटरों की मदद से निर्धारित की जाती है। एलसीएओ सन्निकटन के संयोजन में, यह दृष्टिकोण कई संयुग्मित और सुगंधित तिल के लिए अनुमति देता है। सिस्टम पी-इलेक्ट्रॉनों के विश्लेषण तक सीमित हैं (हुकेल विधि देखें), समन्वय यौगिकों के लिए, लिगैंड क्षेत्र सिद्धांत और क्रिस्टल क्षेत्र सिद्धांत की गणना विधियों का उपयोग करें, आदि। उदाहरण के लिए, मैक्रोमोलेक्यूल्स का अध्ययन करते समय। प्रोटीन, या क्रिस्टलीय संरचनाएं, अर्ध-अनुभवजन्य विधियों का अक्सर उपयोग किया जाता है, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक संरचना का विश्लेषण नहीं किया जाता है, लेकिन संभावित ऊर्जा सतह को सीधे निर्धारित किया जाता है। उदाहरण के लिए, सिस्टम की ऊर्जा को परमाणुओं की परस्पर क्रिया की जोड़ी क्षमता का योग माना जाता है। मोर्स (मोर्स) या लेनार्ड-जोन्स क्षमता (इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन देखें)। इस तरह के अर्ध-अनुभवजन्य तरीकों से संतुलन ज्यामिति, गठनात्मक प्रभाव, आइसोमेराइजेशन ऊर्जा आदि की गणना करना संभव हो जाता है। अक्सर, अणु के अलग-अलग टुकड़ों के लिए निर्धारित मल्टीपार्टिकल सुधारों के साथ जोड़ी क्षमता को पूरक किया जाता है। इस प्रकार के अर्ध-अनुभवजन्य तरीकों को आमतौर पर आणविक यांत्रिकी कहा जाता है। व्यापक अर्थों में, अर्ध-अनुभवजन्य विधियों में ऐसी कोई भी विधियाँ शामिल हैं जिनमें घाट के मापदंडों को व्युत्क्रम समस्याओं के समाधान द्वारा निर्धारित किया जाता है। सिस्टम का उपयोग नए प्रयोगात्मक डेटा की भविष्यवाणी, सहसंबंध संबंधों के निर्माण के लिए किया जाता है। इस अर्थ में, अर्ध-अनुभवजन्य विधियाँ प्रतिक्रियाशीलता, परमाणुओं पर प्रभावी आवेश आदि का आकलन करने की विधियाँ हैं। एक सहसंबंध के साथ इलेक्ट्रॉनिक संरचना की अर्ध-अनुभवजन्य गणना का संयोजन। अनुपात आपको विभिन्न पदार्थों की जैविक गतिविधि, रासायनिक प्रतिक्रियाओं की गति, तकनीकी प्रक्रियाओं के मापदंडों का मूल्यांकन करने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, अर्ध-अनुभवजन्य विधियों में कुछ योगात्मक योजनाएँ भी शामिल हैं। एक अणु के अलग-अलग टुकड़ों के योगदान के योग के रूप में गठन की ऊर्जा का आकलन करने के लिए रासायनिक थर्मोडायनामिक्स में उपयोग की जाने वाली विधियां। क्वांटम रसायन विज्ञान की अर्ध-अनुभवजन्य विधियों और गैर-अनुभवजन्य विधियों का गहन विकास उन्हें रसायन के तंत्र में आधुनिक अनुसंधान का महत्वपूर्ण साधन बनाता है। परिवर्तन, रसायन के प्राथमिक कार्य की गतिशीलता। प्रतिक्रियाएं, जैव रासायनिक और तकनीकी प्रक्रियाओं का मॉडलिंग। जब सही ढंग से उपयोग किया जाता है (निर्माण के सिद्धांतों और मापदंडों को कैलिब्रेट करने के तरीकों को ध्यान में रखते हुए), अर्ध-अनुभवजन्य तरीके अणुओं की संरचना और गुणों, उनके परिवर्तनों के बारे में विश्वसनीय जानकारी प्रदान करते हैं।

2.2 गैर-अनुभवजन्य तरीके

कम्प्यूटेशनल क्वांटम रसायन विज्ञान की एक मौलिक रूप से अलग दिशा, जिसने समग्र रूप से रसायन विज्ञान के आधुनिक विकास में एक बड़ी भूमिका निभाई है, में एक-इलेक्ट्रॉन (3.18) और दो-इलेक्ट्रॉन (3.19) की गणना की पूर्ण या आंशिक अस्वीकृति शामिल है। (3.20) इंटीग्रल जो एचएफ विधि में दिखाई देते हैं। सटीक फॉक ऑपरेटर के बजाय, लगभग एक का उपयोग किया जाता है, जिसके तत्व अनुभवजन्य रूप से प्राप्त किए जाते हैं। फॉक ऑपरेटर के मापदंडों को प्रत्येक परमाणु (कभी-कभी एक विशिष्ट वातावरण को ध्यान में रखते हुए) या परमाणुओं के जोड़े के लिए चुना जाता है: वे या तो स्थिर होते हैं या परमाणुओं के बीच की दूरी पर निर्भर करते हैं। इस मामले में, यह अक्सर होता है (लेकिन जरूरी नहीं - नीचे देखें) कि कई-इलेक्ट्रॉन तरंग फ़ंक्शन को एक-निर्धारक माना जाता है, आधार न्यूनतम होता है, और परमाणु कक्षा एक्स; - OST Xr के सममित ऑर्थोगोनल संयोजन स्लेटर फ़ंक्शन द्वारा मूल AO का अनुमान लगाकर ऐसे संयोजन आसानी से प्राप्त किए जा सकते हैं "Xj(2.41) परिवर्तन की मदद से अर्ध-अनुभवजन्य तरीके गैर-अनुभवजन्य तरीकों की तुलना में बहुत तेजी से काम करते हैं। वे बड़े (अक्सर बहुत बड़े, उदाहरण के लिए, जैविक) प्रणालियों पर लागू होते हैं और यौगिकों के कुछ वर्गों के लिए अधिक सटीक परिणाम देते हैं। हालांकि, यह समझा जाना चाहिए कि यह विशेष रूप से चयनित मापदंडों के माध्यम से प्राप्त किया जाता है जो केवल यौगिकों के एक संकीर्ण वर्ग के भीतर मान्य होते हैं। जब अन्य यौगिकों में स्थानांतरित किया जाता है, तो वही विधियां पूरी तरह से गलत परिणाम दे सकती हैं। इसके अलावा, मापदंडों को अक्सर इस तरह से चुना जाता है जैसे कि केवल कुछ आणविक गुणों को पुन: उत्पन्न करने के लिए; इसलिए, किसी को गणना योजना में उपयोग किए जाने वाले व्यक्तिगत मापदंडों के लिए एक भौतिक अर्थ नहीं जोड़ना चाहिए। आइए हम अर्ध-अनुभवजन्य विधियों में प्रयुक्त मुख्य सन्निकटनों की सूची बनाएं।

1. केवल संयोजकता इलेक्ट्रॉनों पर विचार किया जाता है। ऐसा माना जाता है कि परमाणु कोर से संबंधित इलेक्ट्रॉन केवल नाभिक को स्क्रीन करते हैं। इसलिए, इन इलेक्ट्रॉनों के प्रभाव को परमाणु कोर के साथ वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की बातचीत पर विचार करके ध्यान में रखा जाता है, न कि नाभिक के साथ, और आंतरिक प्रतिकर्षण ऊर्जा के बजाय कोर प्रतिकर्षण ऊर्जा को पेश करना। कोर ध्रुवीकरण उपेक्षित है।

2. एमओ केवल एओ को ध्यान में रखता है, जिसमें पृथक परमाणुओं के उच्चतम इलेक्ट्रॉन-आबादी वाले ऑर्बिटल्स (न्यूनतम आधार) के अनुरूप प्रमुख क्वांटम संख्या होती है। यह माना जाता है कि आधार कार्य ऑर्थोनॉर्मल परमाणु ऑर्बिटल्स का एक सेट बनाते हैं - OST, Löwdin के अनुसार ऑर्थोगोनलाइज़्ड।

3. दो-इलेक्ट्रॉन कूलम्ब और एक्सचेंज इंटीग्रल्स के लिए, शून्य अंतर ओवरलैप (एनडीओ) का अनुमान लगाया गया है।

एक संरचनात्मक क्षेत्र के भीतर एक आणविक संरचना एक अणु के संशोधनों के एक सेट के अनुरूप हो सकती है जो नाभिक के विभिन्न स्थानिक संगठन के साथ वैलेंस रासायनिक बंधनों की एक ही प्रणाली को बनाए रखती है। इस मामले में, गहरे पीईएस न्यूनतम में अतिरिक्त रूप से कई उथले (ऊर्जा समकक्ष या गैर-समतुल्य) मिनीमा होते हैं जो छोटे संभावित बाधाओं से अलग होते हैं। एक अणु के विभिन्न स्थानिक रूप जो किसी दिए गए संरचनात्मक क्षेत्र के भीतर परमाणुओं और कार्यात्मक समूहों के निर्देशांक को लगातार बदलकर बिना रासायनिक बंधनों को तोड़े या बनाए एक दूसरे में बदल जाते हैं, एक अणु के अनुरूपण का सेट बनाते हैं। अनुरूपताओं का एक समूह जिसकी ऊर्जा किसी दिए गए PES संरचनात्मक क्षेत्र से सटे निम्नतम अवरोध से कम होती है, एक संरूपण समावयवी या अनुरूपक कहलाता है। स्थानीय पीईएस मिनिमा के अनुरूप अनुरूपता को स्थिर या स्थिर कहा जाता है। इस प्रकार, आणविक संरचना को एक निश्चित संरचनात्मक क्षेत्र में एक अणु के अनुरूपता के एक सेट के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। एक प्रकार का गठनात्मक संक्रमण जो अक्सर अणुओं में होता है, परमाणुओं के अलग-अलग समूहों के बंधन के बारे में रोटेशन होता है: वे कहते हैं कि एक है आंतरिक रोटेशन, और विभिन्न कन्फर्मर्स को घूर्णी आइसोमर या रोटामर कहा जाता है। रोटेशन के दौरान, इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा भी बदल जाती है, और इस तरह की गति की प्रक्रिया में इसका मूल्य अधिकतम से गुजर सकता है; इस मामले में एक आंतरिक रोटेशन बाधा की बात करता है। उत्तरार्द्ध बड़े पैमाने पर विभिन्न प्रणालियों के साथ बातचीत करते समय इन अणुओं की संरचना को आसानी से अनुकूलित करने की क्षमता के कारण होते हैं। प्रत्येक पीईएस ऊर्जा न्यूनतम एक ही ऊर्जा के साथ एनेंटिओमर्स की एक जोड़ी से मेल खाती है - दाएं (आर) और बाएं (एस)। इन जोड़ियों की ऊर्जा केवल 3.8 kcal/mol से भिन्न होती है, लेकिन वे 25.9 kcal/mol उच्च अवरोध से अलग होती हैं और इसलिए, बाहरी प्रभावों की अनुपस्थिति में बहुत स्थिर होती हैं। कुछ अणुओं और संबंधित प्रयोगात्मक मूल्यों के लिए आंतरिक रोटेशन बाधाओं की ऊर्जा की क्वांटम-रासायनिक गणना के परिणाम। सी-सी, सीपी, सी-एस बांड के लिए घूर्णी बाधाओं के सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक मूल्य केवल 0.1 किलो कैलोरी/मोल से भिन्न होते हैं; C-0, C-N, C-Si बांड के लिए, ध्रुवीकरण कार्यों (नीचे देखें) को शामिल करने के साथ निर्धारित आधार के उपयोग के बावजूद, अंतर काफ़ी अधिक है। फिर भी, एचएफ विधि द्वारा आंतरिक रोटेशन के लिए बाधाओं की ऊर्जा की गणना में एक संतोषजनक सटीकता बताई जा सकती है।

स्पेक्ट्रोस्कोपिक अनुप्रयोगों के अलावा, सरल अणुओं के लिए आंतरिक रोटेशन की बाधाओं की ऊर्जा की ऐसी गणना, एक या किसी अन्य गणना पद्धति की गुणवत्ता के मानदंड के रूप में महत्वपूर्ण हैं। जटिल आणविक प्रणालियों में आंतरिक रोटेशन पर बहुत ध्यान देने योग्य है, उदाहरण के लिए, पॉलीपेप्टाइड्स और प्रोटीन में, जहां यह प्रभाव इन यौगिकों के कई जैविक रूप से महत्वपूर्ण कार्यों को निर्धारित करता है। ऐसी वस्तुओं के लिए संभावित ऊर्जा सतहों की गणना सैद्धांतिक और व्यावहारिक दोनों दृष्टि से एक कठिन कार्य है। एक सामान्य प्रकार का संरूपण संक्रमण उलटा है, जैसे कि AX3 प्रकार (A = N, Si, P, As, Sb; X = H, Li, F, आदि) के पिरामिड अणुओं में होता है। इन अणुओं में, परमाणु ए तीन एक्स परमाणुओं द्वारा गठित विमान के ऊपर और नीचे दोनों स्थितियों पर कब्जा कर सकता है। उदाहरण के लिए, अमोनिया अणु NH3 में, HF विधि 23.4 kcal/mol का ऊर्जा अवरोध मान देती है; यह उलटा बाधा के प्रयोगात्मक मूल्य के साथ अच्छा समझौता है - 24.3 किलो कैलोरी/मोल। यदि पीईएस मिनिमा के बीच की बाधाएं अणु की तापीय ऊर्जा के बराबर हैं, तो यह अणु की संरचनात्मक गैर-कठोरता के प्रभाव की ओर जाता है; ऐसे अणुओं में गठनात्मक संक्रमण लगातार होते रहते हैं। एचएफ समीकरणों को हल करने के लिए स्व-संगत क्षेत्र विधि का उपयोग किया जाता है। समाधान की प्रक्रिया में, केवल इलेक्ट्रॉनों के कब्जे वाले ऑर्बिटल्स को अनुकूलित किया जाता है, इसलिए, केवल इन ऑर्बिटल्स की ऊर्जा शारीरिक रूप से उचित पाई जाती है। हालाँकि, विधि। एचएफ मुक्त कक्षकों की विशेषताएं भी देता है: ऐसे आणविक स्पिन कक्षकों को आभासी कहा जाता है। दुर्भाग्य से, वे लगभग 100% की त्रुटि के साथ एक अणु के उत्तेजित ऊर्जा स्तरों का वर्णन करते हैं, और उनका उपयोग सावधानी के साथ स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटा की व्याख्या करने के लिए किया जाना चाहिए - इसके लिए अन्य तरीके भी हैं। परमाणुओं के लिए, अणुओं के लिए एचएफ विधि के अलग-अलग संस्करण हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि एक-निर्धारक तरंग फ़ंक्शन S2 सिस्टम के वर्ग कुल स्पिन ऑपरेटर का एक प्रतिजन है या नहीं। यदि तरंग फ़ंक्शन विपरीत स्पिन (बंद गोले वाले अणु) के साथ इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी द्वारा कब्जा कर लिया गया अंतरिक्ष ऑर्बिटल्स से बनाया गया है, तो यह स्थिति पूरी होती है, और विधि को प्रतिबंधित हार्ट्री-फॉक (ओएचएफ) विधि कहा जाता है। यदि ऑपरेटर के एक आइजनफंक्शन होने की आवश्यकता तरंग फ़ंक्शन पर नहीं लगाई जाती है, तो प्रत्येक आणविक स्पिन ऑर्बिटल एक निश्चित स्पिन अवस्था (ए या 13) से मेल खाती है, अर्थात विपरीत स्पिन वाले इलेक्ट्रॉन अलग-अलग स्पिन ऑर्बिटल्स पर कब्जा कर लेते हैं। यह विधि आम तौर पर खुले गोले वाले अणुओं पर लागू होती है और इसे अप्रतिबंधित एचएफ विधि (एनएचएफ) कहा जाता है, या अलग-अलग स्पिन के लिए अलग-अलग ऑर्बिटल्स की विधि। कभी-कभी निचले स्तर की ऊर्जा अवस्थाओं को इलेक्ट्रॉनों द्वारा दोगुने कब्जे वाले ऑर्बिटल्स द्वारा वर्णित किया जाता है, और वैलेंस स्टेट्स को एकल कब्जे वाले आणविक स्पिन ऑर्बिटल्स द्वारा वर्णित किया जाता है; इस विधि को खुले गोले (OHF-00) के लिए प्रतिबंधित हार्ट्री-फॉक विधि कहा जाता है। परमाणुओं की तरह, खुले गोले वाले अणुओं का तरंग कार्य शुद्ध स्पिन अवस्था के अनुरूप नहीं होता है, और समाधान उत्पन्न हो सकते हैं जिसमें स्पिन के संबंध में तरंग फ़ंक्शन की समरूपता कम हो जाती है। उन्हें एनएचएफ-अस्थिर समाधान कहा जाता है।

2.3 क्वांटम यांत्रिक तरीके

सैद्धांतिक रसायन विज्ञान में प्रगति और क्वांटम यांत्रिकी के विकास ने अणुओं की अनुमानित मात्रात्मक गणना की संभावना पैदा की। दो महत्वपूर्ण गणना विधियों को जाना जाता है: इलेक्ट्रॉन जोड़ी विधि, जिसे वैलेंस बॉन्ड विधि भी कहा जाता है, और आणविक कक्षा विधि। हाइड्रोजन अणु के लिए हिटलर और लंदन द्वारा विकसित इन तरीकों में से पहला, 1930 के दशक में व्यापक हो गया। हाल के वर्षों में, आणविक कक्षाओं की विधि तेजी से महत्वपूर्ण हो गई है (हुंड, ई। हकेल, मुलिकेन, हर्ट्ज़बर्ग, लेनार्ड-जोन्स)।

इस अनुमानित गणना पद्धति में, एक अणु की स्थिति को तथाकथित तरंग फ़ंक्शन w द्वारा वर्णित किया जाता है, जो एक निश्चित नियम के अनुसार शब्दों की एक श्रृंखला से बना होता है:

इन पदों के योग में p-इलेक्ट्रॉनों द्वारा कार्बन परमाणुओं के युग्म-बंधन से उत्पन्न होने वाले सभी संभावित संयोजनों को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

तरंग फ़ंक्शन w की गणना को सुविधाजनक बनाने के लिए, व्यक्तिगत शब्दों (C1w1, C2w2, आदि) को पारंपरिक रूप से संबंधित वैलेंस योजनाओं के रूप में ग्राफिक रूप से चित्रित किया जाता है, जिनका उपयोग गणितीय गणना में सहायक साधनों के रूप में किया जाता है। उदाहरण के लिए, जब एक बेंजीन अणु की गणना इस तरह से की जाती है और केवल p-इलेक्ट्रॉनों को ध्यान में रखा जाता है, तो ऐसे पांच पद होते हैं। ये शर्तें निम्नलिखित वैलेंस योजनाओं के अनुरूप हैं:

अक्सर दी गई संयोजकता योजनाओं को y-बंधों को ध्यान में रखते हुए दर्शाया जाता है, उदाहरण के लिए, बेंजीन के लिए

ऐसी संयोजकता योजनाओं को "अप्रभावित संरचनाएं" या "सीमा संरचनाएं" कहा जाता है।

विभिन्न सीमित संरचनाओं के कार्य w1, w2, w3, आदि अधिक गुणांक (अधिक वजन के साथ) के साथ तरंग फ़ंक्शन w में प्रवेश करते हैं, संबंधित संरचना के लिए गणना की गई ऊर्जा कम होती है। वेव फंक्शन w के अनुरूप इलेक्ट्रॉनिक अवस्था, w1, w2, w3, आदि द्वारा दर्शाए गए इलेक्ट्रॉनिक राज्यों की तुलना में सबसे अधिक स्थिर है; राज्य की ऊर्जा फ़ंक्शन w (एक वास्तविक अणु के) द्वारा दर्शायी जाती है, स्वाभाविक रूप से सीमित संरचनाओं की ऊर्जा की तुलना में सबसे छोटी है।

इलेक्ट्रॉन जोड़ी विधि का उपयोग करके बेंजीन अणु की गणना करते समय, पांच सीमित संरचनाओं (आई-वी) को ध्यान में रखा जाता है। उनमें से दो शास्त्रीय केकुले संरचनात्मक सूत्र के समान हैं और तीन देवर सूत्र के समान हैं। चूंकि सीमित संरचनाओं III, IV, और V के अनुरूप इलेक्ट्रॉनिक राज्यों की ऊर्जा संरचना I और II की तुलना में अधिक है, संरचना III, IV और V का बेंजीन अणु के मिश्रित तरंग कार्य में योगदान से छोटा है संरचना I और II का योगदान। इसलिए, पहले सन्निकटन में, दो समकक्ष केकुले संरचनाएं बेंजीन अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व वितरण को चित्रित करने के लिए पर्याप्त हैं।

लगभग तीस साल पहले, एल. पॉलिंग ने गुणात्मक अनुभवजन्य विचार विकसित किए जिनकी इलेक्ट्रॉन जोड़ी विधि के साथ कुछ समानताएं हैं; इन विचारों को उन्होंने अनुनाद का सिद्धांत कहा था। इस सिद्धांत के मुख्य अभिधारणा के अनुसार, कोई भी अणु जिसके लिए कई शास्त्रीय संरचनात्मक सूत्र लिखे जा सकते हैं, इन व्यक्तिगत सूत्रों (सीमा संरचनाओं) में से किसी एक द्वारा सही ढंग से प्रतिनिधित्व नहीं किया जा सकता है, लेकिन केवल उनमें से एक सेट द्वारा। एक वास्तविक अणु में इलेक्ट्रॉन घनत्व वितरण की एक गुणात्मक तस्वीर को सीमित संरचनाओं के एक सुपरपोजिशन द्वारा वर्णित किया गया है (जिनमें से प्रत्येक को एक निश्चित वजन के साथ दर्शाया गया है)।

सीमित संरचनाएं अप्रकाशित अणुओं में किसी भी वास्तविक इलेक्ट्रॉनिक अवस्था के अनुरूप नहीं होती हैं, लेकिन यह संभव है कि वे उत्तेजित अवस्था में या प्रतिक्रिया के क्षण में हो सकती हैं।

अनुनाद के सिद्धांत का उपरोक्त गुणात्मक पक्ष मेसोमेरिज्म की अवधारणा के साथ मेल खाता है, जिसे कुछ पहले इंगोल्ड द्वारा और स्वतंत्र रूप से अरंड द्वारा विकसित किया गया था।

इस अवधारणा के अनुसार, दो या दो से अधिक "सीमा संरचनाओं" द्वारा दर्शाए गए राज्यों के बीच एक अणु की वास्तविक स्थिति मध्यवर्ती ("मेसोमेरिक") होती है जिसे किसी दिए गए अणु के लिए संयोजकता नियमों का उपयोग करके लिखा जा सकता है।

मेसोमेरिज्म के सिद्धांत की इस बुनियादी स्थिति के अलावा, इसके तंत्र में इलेक्ट्रॉनिक विस्थापन के बारे में अच्छी तरह से विकसित विचार शामिल हैं, जिसमें इंगोल्ड एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इंगोल्ड के अनुसार, इलेक्ट्रॉनिक विस्थापन (इलेक्ट्रॉनिक प्रभाव) के तंत्र इस पर निर्भर करते हैं कि परमाणुओं का पारस्परिक प्रभाव एकल या संयुग्मित दोहरे बंधनों की एक श्रृंखला के माध्यम से किया जाता है या नहीं। पहले मामले में, यह प्रेरण प्रभाव I (या स्थिर प्रेरण प्रभाव भी है), दूसरे मामले में, मेसोमेरिक प्रभाव एम (स्थिर संयुग्मन प्रभाव)।

एक प्रतिक्रियाशील अणु में, इलेक्ट्रॉन बादल को आगमनात्मक तंत्र के अनुसार ध्रुवीकृत किया जा सकता है; ऐसे इलेक्ट्रॉनिक विस्थापन को इंडक्टोमेरिक प्रभाव आईडी कहा जाता है। संयुग्मित दोहरे बंधन वाले अणुओं में (और सुगंधित अणुओं में), प्रतिक्रिया के समय इलेक्ट्रॉन बादल की ध्रुवीकरण क्षमता इलेक्ट्रोमेरिक प्रभाव ई (गतिशील संयुग्मन प्रभाव) के कारण होती है।

जब तक हम अणुओं को चित्रित करने के तरीकों के बारे में बात कर रहे हैं, तब तक अनुनाद का सिद्धांत कोई मौलिक आपत्ति नहीं उठाता है, लेकिन इसके बड़े दावे भी हैं। जिस प्रकार इलेक्ट्रॉन वाष्प विधि में, तरंग फलन का वर्णन अन्य तरंग फलनों w1, w2, w3, आदि के रैखिक संयोजन द्वारा किया जाता है, अनुनाद सिद्धांत तरंग के रैखिक संयोजन के रूप में w अणु के वास्तविक तरंग फलन का वर्णन करने का प्रस्ताव करता है। सीमित संरचनाओं के कार्य।

हालांकि, गणित एक या किसी अन्य "गुंजयमान संरचना" को चुनने के लिए मानदंड प्रदान नहीं करता है: आखिरकार, इलेक्ट्रॉन जोड़े की विधि में, तरंग फ़ंक्शन को न केवल तरंग फ़ंक्शन w1, w2, w3, आदि के रैखिक संयोजन के रूप में दर्शाया जा सकता है। , लेकिन कुछ गुणांकों के साथ चुने गए किसी भी अन्य फ़ंक्शन के रैखिक संयोजन के रूप में भी। सीमित संरचनाओं का चुनाव केवल रासायनिक विचारों और उपमाओं के आधार पर किया जा सकता है, यानी यहां अनुनाद की अवधारणा अनिवार्य रूप से मेसोमेरिज्म की अवधारणा की तुलना में कुछ भी नया नहीं देती है।

सीमित संरचनाओं की मदद से अणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण का वर्णन करते समय, किसी को हमेशा यह ध्यान रखना चाहिए कि व्यक्तिगत सीमित संरचनाएं किसी वास्तविक भौतिक स्थिति के अनुरूप नहीं होती हैं और "इलेक्ट्रॉनिक अनुनाद" की कोई भौतिक घटना नहीं होती है।

साहित्य से कई मामलों को जाना जाता है जब प्रतिध्वनि की अवधारणा के समर्थकों ने एक भौतिक घटना के अर्थ को प्रतिध्वनित किया और माना कि कुछ व्यक्तिगत सीमित संरचनाएं पदार्थों के कुछ गुणों के लिए जिम्मेदार हैं। इस तरह के गलत विचारों के उभरने की संभावना अनुनाद की अवधारणा के कई बिंदुओं में निहित है। इस प्रकार, जब कोई अणु की वास्तविक स्थिति में "सीमित संरचनाओं के विभिन्न योगदान" की बात करता है, तो इन संबंधों के वास्तविक अस्तित्व का विचार आसानी से उत्पन्न हो सकता है। अनुनाद की अवधारणा में वास्तविक अणु को "गुंजयमान संकर" माना जाता है; यह शब्द परमाणु कक्षाओं के संकरण के समान, सीमित संरचनाओं की एक वास्तविक वास्तविक बातचीत का सुझाव दे सकता है।

शब्द "प्रतिध्वनि के कारण स्थिरीकरण" भी असफल है, क्योंकि एक अणु का स्थिरीकरण एक गैर-प्रतिध्वनि के कारण नहीं हो सकता है, लेकिन इलेक्ट्रॉन घनत्व के निरूपण की एक भौतिक घटना है, जो संयुग्मित प्रणालियों की विशेषता है। इसलिए इस घटना को संयुग्मन के कारण स्थिरीकरण कहना उचित होगा। संयुग्मन ऊर्जा (डेलोकलाइज़ेशन एनर्जी, या मेसोमेरिज़्म एनर्जी) को क्वांटम यांत्रिक गणनाओं के परिणामस्वरूप "अनुनाद ऊर्जा" से स्वतंत्र रूप से प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जा सकता है। यह एक सीमित संरचनाओं में से एक के अनुरूप सूत्र के साथ एक काल्पनिक अणु के लिए गणना की गई ऊर्जा और वास्तविक अणु के लिए प्रयोगात्मक रूप से मिली ऊर्जा के बीच का अंतर है।

उपरोक्त आरक्षणों के साथ, कई सीमित संरचनाओं की सहायता से अणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व के वितरण का वर्णन करने की विधि निस्संदेह दो अन्य विधियों के साथ प्रयोग की जा सकती है जो बहुत आम हैं।

2.4 हकल विधि

Hückel विधि, ऊर्जा स्तर और mol की अनुमानित गणना की क्वांटम-रासायनिक विधि। असंतृप्त org की कक्षाएँ। सम्बन्ध। यह इस धारणा पर आधारित है कि एक अणु में एक परमाणु नाभिक के पास एक इलेक्ट्रॉन की गति राज्यों या अन्य इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर निर्भर नहीं करती है। यह आपको घाट के निर्धारण के कार्य को सरल बनाने की अनुमति देता है। ऑर्बिटल्स (MO) परमाणु ऑर्बिटल्स के रैखिक संयोजन के प्रतिनिधित्व में। संयुग्मित बंधों के साथ हाइड्रोकार्बन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की गणना के लिए 1931 में ई। हकल द्वारा विधि प्रस्तावित की गई थी। ऐसा माना जाता है कि संयुग्मित प्रणाली के कार्बन परमाणु एक ही तल में स्थित होते हैं, जिसके संबंध में उच्चतम व्याप्त और निम्नतम आभासी (मुक्त) MO (सीमा mol। ऑर्बिटल्स) एंटीसिमेट्रिक हैं, अर्थात, वे परमाणु 2pz- द्वारा निर्मित ऑर्बिटल्स हैं। संबंधित सी परमाणुओं के ऑर्बिटल्स (एओ)। अन्य परमाणुओं का प्रभाव, उदाहरण के लिए। एन, या वे कहते हैं। संतृप्त बंधों वाले अंशों की उपेक्षा की जाती है। यह माना जाता है कि संयुग्मित प्रणाली के एम कार्बन परमाणुओं में से प्रत्येक प्रणाली में एक इलेक्ट्रॉन का योगदान देता है और एक परमाणु 2pz-कक्षीय (k = 1, 2, ..., M) द्वारा वर्णित है। Hückel विधि द्वारा दिए गए अणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का एक सरल मॉडल, कई रसायनों को समझना संभव बनाता है। घटना उदाहरण के लिए, वैकल्पिक हाइड्रोकार्बन की गैर-ध्रुवीयता इस तथ्य के कारण है कि सभी कार्बन परमाणुओं पर प्रभावी शुल्क शून्य के बराबर हैं। इसके विपरीत, 5- और 7-सदस्यीय चक्रों (एज़ुलीन) की गैर-वैकल्पिक संघनित प्रणाली में लगभग द्विध्रुवीय क्षण होता है। 1डी (3.3 x 10 -30 सी x एम)। विषम वैकल्पिक हाइड्रोकार्बन में, मुख्य ऊर्जा। राज्य एक इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली से मेल खाता है जिसमें कम से कम एक एकल कब्जे वाला कक्षीय होता है। यह दिखाया जा सकता है कि इस कक्षीय की ऊर्जा एक मुक्त परमाणु के समान है, जिसके संबंध में इसे कहा जाता है। गैर-बंधन एमओ। एक इलेक्ट्रॉन को हटाने या जोड़ने से केवल एक गैर-बंधन कक्षीय की आबादी में परिवर्तन होता है, जो कुछ परमाणुओं पर एक चार्ज की उपस्थिति की ओर जाता है, जो कि एओ के संदर्भ में एक गैर-बंधन एमओ के विस्तार में संबंधित गुणांक के वर्ग के समानुपाती होता है। ऐसे एमओ को निर्धारित करने के लिए, एक सरल नियम लागू किया जाता है: किसी दिए गए डेटा से सटे सभी परमाणुओं के लिए गुणांक सीके का योग शून्य के बराबर होना चाहिए। इसके अलावा, गुणांक के मूल्यों को अतिरिक्त के अनुरूप होना चाहिए। सामान्यीकरण की स्थिति: यह एक मोल में परमाणुओं पर आवेशों के एक विशिष्ट प्रत्यावर्तन (वैकल्पिक) की ओर जाता है। वैकल्पिक हाइड्रोकार्बन के आयन। विशेष रूप से, यह नियम रसायन द्वारा चयन की व्याख्या करता है। मेटा स्थिति की तुलना में बेंजीन रिंग में ऑर्थो और पैरा स्थितियों के गुण। सरल हकल विधि के ढांचे में स्थापित नियमितताएं विकृत हो जाती हैं जब अणु में सभी इंटरैक्शन को पूरी तरह से ध्यान में रखा जाता है। हालांकि, आमतौर पर कई विषम पूरक कारकों (उदाहरण के लिए, कोर इलेक्ट्रॉन, प्रतिस्थापन, इंटरइलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण, आदि) का प्रभाव इलेक्ट्रॉन वितरण के कक्षीय पैटर्न को गुणात्मक रूप से नहीं बदलता है। इसलिए, Hückel विधि का उपयोग अक्सर जटिल प्रतिक्रिया तंत्र को मॉडल करने के लिए किया जाता है जिसमें org. सम्बन्ध। जब हेटेरोएटम (एन, ओ, एस, ...) को अणु में पेश किया जाता है, तो एच मैट्रिक्स के पैरामीटर, हेटेरोएटम और कार्बन परमाणुओं के लिए, महत्वपूर्ण हो जाते हैं। पॉलीनेस के मामले के विपरीत, विभिन्न प्रकार के परमाणुओं या बांडों को विभिन्न मापदंडों द्वारा वर्णित किया जाता है या और उनका अनुपात एमओ के प्रकार को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है; एक नियम के रूप में, सरल Hückel पद्धति के ढांचे के भीतर प्राप्त भविष्यवाणियों की गुणवत्ता, एक परिणाम के रूप में बिगड़ती है। अपने विचार में सरल, स्पष्ट और जटिल Hückel गणनाओं की आवश्यकता नहीं है, यह विधि जटिल mol की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का क्वांटम रासायनिक मॉडल बनाने के सबसे सामान्य साधनों में से एक है। सिस्टम नायब। इसका अनुप्रयोग उन मामलों में प्रभावी होता है जब अणु के गुण रासायनिक की मुख्य टोपोलॉजिकल संरचना में निर्धारित होते हैं। बांड, विशेष रूप से, अणु की समरूपता। सरल आणविक कक्षीय विधियों के ढांचे के भीतर Hückel विधि के बेहतर संस्करणों के निर्माण का प्रयास थोड़ा समझ में आता है, क्योंकि वे क्वांटम रसायन विज्ञान के अधिक सटीक तरीकों के लिए जटिलता में तुलनीय गणना विधियों की ओर ले जाते हैं।

निष्कर्ष

वर्तमान में, "विज्ञान की एक पूरी शाखा बनाई गई है - क्वांटम रसायन विज्ञान, जो रासायनिक समस्याओं के लिए क्वांटम यांत्रिक विधियों के अनुप्रयोग से संबंधित है। हालांकि, यह सोचना मौलिक रूप से गलत होगा कि कार्बनिक यौगिकों की संरचना और प्रतिक्रियाशीलता के सभी सवालों को क्वांटम यांत्रिकी की समस्याओं तक कम किया जा सकता है। क्वांटम यांत्रिकी इलेक्ट्रॉनों और नाभिकों की गति के नियमों का अध्ययन करता है, अर्थात, रसायन विज्ञान (परमाणुओं और अणुओं की गति) द्वारा अध्ययन की तुलना में गति के निम्न रूप के नियम, और गति के उच्च रूप को कभी भी कम नहीं किया जा सकता है एक। बहुत सरल अणुओं के लिए भी, पदार्थों की प्रतिक्रियाशीलता, उनके परिवर्तनों की क्रियाविधि और गतिकी जैसे प्रश्नों का अध्ययन केवल क्वांटम यांत्रिकी के तरीकों से नहीं किया जा सकता है। पदार्थ की गति के रासायनिक रूप का अध्ययन करने का आधार रासायनिक अनुसंधान विधियां हैं, और रसायन विज्ञान के विकास में अग्रणी भूमिका रासायनिक संरचना के सिद्धांत की है।

सूचीइस्तेमाल किए गए स्रोत

1. मिंकिन, वी.आई. अणुओं की संरचना का सिद्धांत / V.I. मिंकिन। -एम .: हायर स्कूल, 2006 - 640s।

2. विलकोव, एल.वी. रसायन विज्ञान में भौतिक अनुसंधान के तरीके। / एल.वी. विलकोव, यू.ए. पेंटिन। - एम .: हायर स्कूल, 2005-380।

3. गार्डिमोवा, ए.पी. वैज्ञानिक इलेक्ट्रॉनिक पुस्तकालय: कंप्यूटर प्रौद्योगिकी और नियंत्रण प्रणाली के तत्व और उपकरण / ए.पी. गार्डिमोव। - 2005.

4. एलीशेविच, एम.ए. परमाणु और आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी / एम.ए. एलियाशेविच, वी. डेमट्रेडर। -एम .: मीर, 1989-260s।

5. ब्लाटोव, वी.ए. अर्ध-अनुभवजन्य गणना के तरीके / वी.ए. ब्लाटोव, ए.पी. शेवचेंको। - एम।: "विश्वविद्यालय-समूह" 2005-315।

6. त्सिरेलसन, वी.जी. क्वांटम रसायन विज्ञान, अणु, आणविक प्रणाली और ठोस - एम।: "बिनोम" 2010-496 एस।

Allbest.ru . पर होस्ट किया गया

इसी तरह के दस्तावेज़

परमाणु और आणविक सिद्धांत के मुख्य प्रावधान। ब्राउनियन गति की नियमितता। परमाणु संरचना के पदार्थ। परमाणु की संरचना के बारे में बुनियादी जानकारी। अणुओं की तापीय गति। परमाणुओं और अणुओं की परस्पर क्रिया। गैस के अणुओं की गति की गति को मापना।

प्रस्तुति, जोड़ा गया 11/18/2013


अणुओं की गति की गणना। गैस और तरल अणुओं की गति में अंतर। अणुओं के वेगों का प्रायोगिक निर्धारण। पदार्थ की संरचना के आणविक-गतिज सिद्धांत की संगति का व्यावहारिक प्रमाण। घूर्णन गति मॉड्यूल।

प्रस्तुति, जोड़ा गया 05/18/2011


प्लाज्मा डायग्नोस्टिक्स के लिए कई मौलिक भौतिक विज्ञानों के तरीकों का अनुप्रयोग। प्लाज्मा गुणों के अध्ययन के लिए अनुसंधान, निष्क्रिय और सक्रिय, संपर्क और गैर-संपर्क विधियों की दिशा। प्लाज्मा विकिरण और कणों के बाहरी स्रोतों पर प्रभाव डालता है।

सार, जोड़ा गया 08/11/2014


किसी पदार्थ के सबसे छोटे कण के रूप में एक अणु का सार जिसमें उसके सभी रासायनिक गुण होते हैं, उनके अस्तित्व का प्रायोगिक प्रमाण। अणुओं की संरचना, परमाणुओं का संबंध और उनकी शक्ति। अणुओं के आकार, उनके व्यास को मापने के तरीके।

प्रयोगशाला कार्य, जोड़ा गया 02/11/2011


पदार्थ की संरचना के आणविक सिद्धांत के मुख्य प्रावधान। किसी पदार्थ के अणुओं की गति की गति। किसी पदार्थ का गैसीय अवस्था से द्रव अवस्था में संक्रमण। गहन वाष्पीकरण की प्रक्रिया। उबलते बिंदु और दबाव। उबालने के दौरान ऊष्मा का अवशोषण।

प्रस्तुति, जोड़ा 02/05/2012


पदार्थ की संरचना के बारे में विचारों का उदय: एक अणु सबसे छोटा कण है; प्रसार की अवधारणा। अणुओं का आकर्षण और प्रतिकर्षण, पदार्थों की कुल अवस्थाएँ। ठोस, तरल पदार्थ और गैसों, क्रिस्टल जाली की आणविक संरचना की विशेषताएं।

सार, 12/10/2010 जोड़ा गया


तकनीकी प्रक्रियाओं के अध्ययन के तरीकों की विशेषताएं: सैद्धांतिक, प्रयोगात्मक, समानता। समानता के सिद्धांत की सामान्य विशेषताएं, इसके प्रकार, उनके कुछ मापदंडों की गणना। समानता के सिद्धांत के बुनियादी प्रावधान। समानता मानदंड की विशिष्टता।

सार, जोड़ा गया 06/06/2011


परमाणुओं, परमाणु नाभिक और प्राथमिक कणों की संरचना का अध्ययन करने के लिए मुख्य प्रायोगिक विधियों में से एक के रूप में आवेशित और अनावेशित कणों के बिखरने की प्रक्रियाओं का अध्ययन। जन्म सन्निकटन और रदरफोर्ड सूत्र। प्रकीर्णन का चरण सिद्धांत।

टर्म पेपर, जोड़ा गया 05/03/2011


लोचदार मीडिया में कणों का दोलन अनुदैर्ध्य तरंगों के रूप में फैलता है, जिसकी आवृत्ति कान द्वारा महसूस की गई सीमा के भीतर होती है। ध्वनि की उद्देश्य, व्यक्तिपरक विशेषताएं। क्लिनिक में ध्वनि अनुसंधान के तरीके। टक्कर के दौरान उंगलियों की स्थिति।

प्रस्तुति, जोड़ा गया 05/28/2013


स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी की मूल बातें। धातु पिघलने के इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म अध्ययन की पद्धतिगत विशेषताएं। धातु के पिघलने की सतह परतों की संरचना का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किए गए सूक्ष्मदर्शी की विशेषताएं।