Л84 Луков, В. В. Физические методы исследования в химии : учебное пособие / В. В. Луков, И. Н. Щербаков ; Южный федеральный университет. <...> ISBN 978-5-9275-2023-7 Учебное пособие соответствует требованиям ФГОС ВО и программе учебной дисциплины «Физические методы исследования в химии». <...> Детально изложены основные теоретические понятия и рассмотрены методики таких современных методов исследования, как ИК-, ЯМР-, ЭПР-, EXAFS- и электронная спектроскопия, а также метода дипольных моментов. <...> Концепция групповых колебаний и ее недостатки . <...> Спин-спиновое взаимодействие между химически неэквивалентными ядрами . <...> Явление и метод электронного парамагнитного резонанса . <...> Ближняя структура основного края рентгеновского спектра поглощения – XANES . <...> Применяемые в химии физические методы весьма разнообразны, однако наиболее эффективно используются отраженные в настоящем учебном пособии электронная и колебательная спектроскопия, спектроскопия электронного парамагнитного резонанса, ядерного магнитного резонанса, метод дипольных моментов, т. е. методы, хорошо проверенные практикой и доказавшие свою эффективность при решении многих проблем химии. <...> Они включают изложение теории, дета5 Физические методы исследования в химии лей эксперимента и применяемой аппаратуры. <...> Все физические методы исследования можно классифицировать как по характеру взаимодействия вещества с полем, излучением или потоком частиц, так и по тем свойствам вещества или параметрам молекулы, которые могут этими методами определяться. <...> Определение изменений излучения, поля или потока частиц после взаимодействия с веществом, обладающих совокупностью физических свойств, называют прямой задачей физического метода. <...> Спектры ядерного магнитного резонанса позволяют обнаружить и охарактеризовать положение в молекуле водорода, углерода-13, фтора, фосфора и других обладающих магнитными свойствами ядер. <...> Измерение моментов электрического диполя позволяет обнаружить <...>
Физические_методы_исследования_в_химии.pdf
УДК 544
ББК 24.5
Л84
Южного федерального университета (протокол № 4 от 5 мая 2016 г.)
Рецензенты:
Печатается по решению редакционно-издательского совета
доктор химических наук, профессор кафедры «Химия» Ростовского
государственного университета путей сообщения Булгаревич С. Б.;
доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой химии
Южного федерального университета Уфлянд И. Е.
Л84
Луков, В. В.
Физические методы исследования в химии : учебное пособие /
В. В. Луков, И. Н. Щербаков ; Южный федеральный университет.
– Ростов-на-Дону : Издательство Южного федерального университета,
2016. – 216 с.
ISBN 978-5-9275-2023-7
Учебное пособие соответствует требованиям ФГОС ВО и программе учебной
дисциплины «Физические методы исследования в химии». Детально изложены основные
теоретические понятия и рассмотрены методики таких современных методов
исследования, как ИК-, ЯМР-, ЭПР-, EXAFS- и электронная спектроскопия, а
также метода дипольных моментов.
Предназначено для студентов, аспирантов и преподавателей химических факультетов
университетов.
ISBN 978-5-9275-2023-7
УДК 544
ББК 24.5
© Южный федеральный университет, 2016
© Луков В. В., Щербаков И. Н., 2016
© Оформление. Макет. Издательство
Южного федерального университета, 2016
Стр.2
Оглавление
Введение ..............................................................................................5
Общая характеристика физических методов
исследования ......................................................................................7
Глава 1. Электрические методы исследования .....................16
1.1. Электрический дипольный момент молекулы ...................16
1.2. Экспериментальные методики и применение данных
по электрическим дипольным моментам в химии .............20
1.3. Расчетный аппарат метода дипольных моментов..............24
Глава 2. Электронная спектроскопия ......................................34
2.1. Метод электронной спектроскопии ......................................34
2.2. Влияние растворителя на электронные спектры
соединений ..............................................................................41
2.3. Электронные спектры комплексов переходных
металлов ..................................................................................42
2.4. Люминесценция .....................................................................52
Глава 3. Инфракрасная спектроскопия ...................................63
3.1. Физическая природа явления ..............................................63
3.2. Силовая постоянная ...............................................................67
3.3. Колебания многоатомных молекул ......................................68
3.4. Концепция групповых колебаний и ее недостатки ............70
3.5. Проведение структурного анализа по инфракрасным
спектрам ..................................................................................75
Глава 4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса .79
4.1. Физическая природа явления ..............................................79
4.2. Химическое экранирование ядер. Химический сдвиг
и его значения ........................................................................83
4.3. Спин-спиновое взаимодействие между химически
неэквивалентными ядрами ...................................................88
3
4.4. Динамические эффекты в спектрах ЯМР ...........................97
4.5. ЯМР в биохимии и медицине ..............................................104
Стр.3
Глава 5. Спектроскопия электронного парамагнитного
резонанса .........................................................................................115
5.1. Явление и метод электронного парамагнитного
резонанса ...............................................................................115
5.2. Электронный эффект Зеемана. Атом водорода
в магнитном поле .................................................................116
5.3. Заселенности спиновых уровней ........................................120
5.4. Величина параметра g.........................................................122
5.5. Блок-схема ЭПР-спектрометра ...........................................123
5.6. Сверхтонкое взаимодействие .............................................128
Глава 6. Рентгеновская спектроскопия (EXAFSи
XANES-спектры) .........................................................................142
6.1. Взаимодействие рентгеновских лучей с веществом .........142
6.2. Закон рентгеновского поглощения в веществе ................147
6.3. Структура края рентгеновских спектров поглощения ....154
6.4. Получение структурной информации
из EXAFS-спектров ...............................................................163
6.5. Ближняя структура основного края рентгеновского
спектра поглощения – XANES ............................................173
6.6. Использование EXAFS-спектров для анализа
локальной атомной структуры вещества ...........................177
6.7. Экспериментальные методы измерений
рентгеновских спектров поглощения .................................183
Тестовые задания ко всем методам .........................................193
Литература ......................................................................................212
4
Стр.4