CC BY
2
УДК 621.311:621.316.9
Багаутдинов И.З.
инженер научно-исследовательской лаборатории «Физико-
химических процессов в энергетике» Казанский государственный энергетический университет
аспирант ИАНТЭ
Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет
Им. А. Н. Туполева — Каи Россия, г. Казань
СПЕКТРЫ КАК ИСТОЧНИКОМ ИНФОРМАЦИИ О СТРОЕНИИ И
СВОЙСТВАХ МОЛЕКУЛ
Аннотация: В статье рассматривается электронный спектры для изучения свойств молекул.
Ключевые слова: Спектр, молекула, бензофен.
Abstract:. The paper considers electron spectra for studying the properties of molecules.
Keywords:. Spectrum, molecule, benzophen.
Bagautdinov IZ, Engineer of the Research Laboratory of "Physical and
Chemical Processes in Power Engineering" Kazan State Power Engineering University
Russia, Kazan
Graduate student of IANTE, Kazan National Research Technical
University Them. AN Tupolev - Kai Russia, Kazan
SPECTRUM AS A SOURCE OF INFORMATION ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF MOLECULES
Abstract: The paper considers electron spectra for studying the properties of molecules.
Keywords:. Spectrum, molecule, benzophen.
Важнейшим источником информации о строении и свойствах молекул и твердых тел являются их оптические спектры. Для решения поставленных задач особый интерес представляют электронные спектры, поскольку именно в них наиболее отчетливо проявляется связь оптических свойств молекулы с химическими, фотофизическими и фотохимическими свойствам их[1]. Но наиболее важным для нас является то, что электронные спектры оказываются наиболее чувствительными к различного рода внутри- и межмолекулярным взаимодействиям и служат ценным средством исследования взаимодействия молекул между собой и с окружением. Поэтому метод оптической спектроскопии был выбран в качестве одного из
основных методов исследования.
В экспериментальных исследованиях триплетных молекул важное место, наряду со спектральными, занимают кинетические методы , то есть изучение процессов заселения и распада возбужденных состояний. Определенные из кинетических экспериментов параметры являются характеристиками, как самих молекул, так и их взаимодействия между собой и с матрицей, в случае примесных центров. Особенно важным является то, что параметры кинетики (время накопления и время дезактивации возбужденных состояний), определяются константами скоростей соответствующих переходов и, следовательно, позволяют извлечь информацию, о путях дезактивации триплетно возбужденных молекул. Этим обусловлена необходимость использования кинетических методов для установления и изучения механизмов дезактивации триплетных состояний органических молекул в твердых матрицах при их сенсибилизированном возбуждении[2].
В начале проведения эксперимента необходимо было определиться с объектами исследования, а именно с выбором веществ (молекулы донорно-акцепторной пары), которые должны удовлетворять следующим требованиям:
1. Триплетный уровень молекул донора энергии должен быть расположен выше триплетного уровня молекул акцептора (закон сохранения энергии).
2. Для осуществления избирательного возбуждения только молекул донора энергии их флуоресцентный уровень должен быть ниже соответствующего уровня молекул акцептора.
При выполнении этих условий синглет-синглетный перенос энергии невозможен из-за неблагоприятного расположения энергетических уровней, а триплет-триплетный перенос наблюдается, если молекулы находятся в радиусе обменных взаимодействий.
Время затухания всех молекул акцепторов в замороженных растворах при 77 К составляет несколько секунд, что на два порядка больше времени затухания фосфоресценции доноров. Благодаря этому, после прекращения возбуждения уже спустя 0,1 секунды свечение полностью определяется фосфоресценцией акцептора.
Из этих соображений в качестве донора был взят дибромдифенилоксид, а так же для сравнения ранее изученный бензофенон, квантовый выход триплетных состояний которого близок к единице. В качестве акцептора - аценафтен[3].
Спектры флуоресценции и фосфоресценции аценафтена в н.-парафинах изучены достаточно подробно при различных концентрациях примеси Мамедовым Х. И. и ЭеккегБ X X Как и для остальных рассматриваемых соединений вид спектра люминесценции аценафтена зависит от подбора растворителя и концентрации примеси.
Наиболее удобным растворителем для аценафтена является н.-пентан,
в котором спектр люминесценции в широком диапазоне конценцтраций (105-10-2 М) является квазилинейчатым . При дальнейшем увеличении длины цепочки растворителя для малых концентраций спектр преобразуется в диффузные полосы. Так, в н.-гексане такой предельной концентрацией является 10-5 М , в н.-гептане -10-4 М, а в н.-октане квазилиний не наблюдается вообще. Представляет интерес уменьшение интенсивности свечения в последнем растворителе приблизительно на порядок при увеличении концентрации от 10-4 М до 10-2 М. Максимум диффузной полосы при этом немного смещается в коротковолновую область, а в длинноволновой области, отстоящей более чем на 1000 см-1, появляется широкое диффузное свечение, принадлежащее кристаллическому аценафтену.
При исследовании концентрационной зависимости спектров фосфоресценции аценафтена в матрицах н.-гексана при 77 К [70] наблюдалось три типа молекулярных спектров. Для концентраций раствора от 10-2 М до10-4 М наблюдался квазилинейчатый спектр. Для концентраций раствора, меньших чем 10-3 М, в спектре с коротковолновой стороны от квазилиний наблюдались широкие молекулярные полосы, смещенные на 50 см-1 и подобные полосам в спектре флуоресценции при тех же концентрациях. В узком интервале концентраций в области 10-1 М наряду с квазилиниями появились полосы, смещенные в длинноволновую область спектра относительно квазилиний на 200 см-1. На основании результатов температурной зависимости спектров фосфоресценции аценафтена авторами выдвинуто предположение, что за первый тип центров отвечают молекулы, внедренные в кристаллы, за второй - одиночные молекулы аценафтена, вытесненные на поверхность[3]. Третий тип обусловлен свечением центров, внедренных в кристаллы н. -гексана, однако большая ширина и их смещение, по-видимому, связаны с неоднородным уширением и увеличением электрон-фононного взаимодействия из-за высоких концентраций.
Использованные источники:
1. Москаленко Н.И., Мисбахов Р.Ш., Багаутдинов И.З., Локтев Н.Ф., Додов И.Р. Определение ингредиентного состава атмосферных выбросов продуктов сгорания турбореактивного двигателя методом тонкоструктурной спектрометрии. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2016. № 3. С. 116-121.
2. Москаленко Н.И., Мирумянц С.О., Локтев Н.Ф., Мисбахов Р.Ш. . Равновесные и неравновесные процессы излучения: высокотемпературные среды, радиационный теплообмен. Казань, 2014.
3. Moskalenko N.I., Mirumyants S.O., Parzhin S.N., Dodov I.R. Measurement system for study of absorption spectra of gaseous media at high pressures. Journal of Applied Spectroscopy. 2016. С. 1-5.
