CC BY
10
УДК 536.375:543.3:543.42
ВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛНОГО ЧИСЛА ОСЦИЛЛЯТОРОВ И КОРРЕЛЯЦИЯ ШИРИНЫ И ПОЛОЖЕНИЯ МАКСИМУМА ЛИНИИ МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА
А. В. Крайский, Н. Н. Мельник
По усовершенствованной методике измерений параметров низкочастотного спектра динамической восприимчивости, определенных по спектрам комбинационного рассеяния света [2], изучалось изменение полного числа осцилляторов при последовательных записях спектров в слабых водных растворах (3% и менее) перекиси водорода. Исследовалась так же корреляция между положениями максимума высокочастотной линии межмолекулярных колебаний и шириной этой линии при различных концентрациях раствора. Обнаружена сильная корреляция этих параметров и уменьшение числа осцилляторов при последовательных измерениях.
В [1] представлены результаты предварительных исследований общего поведения концентрационных зависимостей параметров спектров динамической восприимчивости в низкочастотной области. Усовершенствованная методика получения этих параметров описана в [2]. В настоящей работе мы описываем результаты специфических представлений данных, приведенных в [1], позволяющих получить новую информацию.
Веобходиимо отметить, что в течение дня проводились 3-4 записи спектров. Такую совокупность записей одного дня будем здесь называть группой измерений. Записи в течение дня проводились, как правило, для нескольких различных концентраций. В трех группах были проведены последовательные записи спектров одного и того же образца раствора. Такую совокупность записей мы будем называть серией измерений. В настоящей работе представлены результаты, полученные для последнего из трех исходных растворов перекиси.
Динамическая восприимчивость в диапазоне 4 см~1 - 320 см~1 достаточно хорошо аппроксимируется двумя лоренцианами, релаксационным членом и линейно нарастающим с частотой фоном.
Несмотря на довольно зашумленный характер зависимости центральной частоты и ширины 6иь высокочастотного лоренциана от среднего расстояния между молекулами перекиси водорода в водном растворе, наблюдается корреляция их поведения, видимая на рис.
1, где изображена зависимость г/л от для этих измерений. Видно, что она достаточно хорошо аппроксимируется прямой линией. Угловой коэффициент составляет -0.19 с довери-
тпттт ттт Т-» г тгтттлтлт« «-» тг«-ч1 ж П Л 1 О Т/Т г» Г» ГЛТПТРТИ »/ЛЛТЧТ Т1ТГ ТТТГ*~\ ТТЛГЛ 11Г1ТТПТТТТТТ ТТ/~» ТТЛМ/ПХТТТ ет > К О ТУ П ТГ Я Л Т _
X слоихиш ШХ1 1 и.иХс/. ЛГО -1. л и л/О,114-') XXV/ оии х^илл и^л 11 XI ¿и и;и V, «1 ¿»1
ма примерно в 5 раз меньше разброса ширин. При этом максимальное отклонение точки от аппроксимирующей прямой по оси положения максимума лоренциана составило 1.17 см"1.
Рис. 1. Зависимость положения максимума высокочастотной колебательной компоненты от ее ширины. Справа указаны номера групп измерений.
Наконец, следует сказать о временном поведении параметров спектра. В [2] было отмечено, что в воде для инъекций, запаянной в ампулы, наблюдается явное направленное изменение 8 из 9 базовых параметров. В растворах перекиси мы наблюдали такое же явление для суммарного числа осцилляторов (БитОвс) при двух различных концентрациях в трех сериях измерений. При одной концентрации была проведена одна серия из трех измерений, при другой концентрации - 2 серии, в одной - 2 измерения, в другой - 3.
Результаты показаны на рис. 2. Здесь показаны результаты всех групп измерений, попавших в представленный интервал конпентрапий. Все точки одной г руппы представлены одним видом значков. Первая цифра около значка на графике означает порядковый номер измерения в серии, вторая цифра - номер группы. Значки того же вида без цифр, стоящих рядом, относятся к измерениям в той же группе при других концентрациях (в другом образце). Измерения серии группы 10 относятся к интервалу Nлuн = 4.33 — 4.37. Число осцилляторов
при втором измерении упало (точка 2.10), при этом NJlUH (среднее расстояние между моле кулами примеси, нормированное на средний размер молекулы растворителя), определенное по интенсивности характеристической линии, уменьшилось на 1%, что может быть связано, например, с неточностью нормировки интенсивностей либо с какими-то иными явлениями. К следующему измерению (точка 3.10) концентрация слегка уменьшилась, а сумма осцилляторов практически не изменилась.
SumOsc
380000 360000 340000 320000'
300000 280000
3 4 5 6 7 8
N
Рис. 2. Изменение суммы числа осцилляторов в процессе измерений: 1.10, 2.10, 3.10 - 1-я серия измерений; 1.7, 3.7 - 2-я серия измерений; 1.8, 2.8, 3.8 - 3-я серия измерений. Справа указаны номера групп измерений.
Вторая и третья серии относятся к Nj,UH « 6.23. Во второй серии (группа 7) концентрация практически не изменилась, NJlltH последовательно составило 6.230 и 6.226, при этом сумма осцилляторов во втором измерении упала на ~ 7% и составила 320.2 X 103 и 313 X 103 соответственно. В третьей серии (группа 8), сделанной в другое время в другом растворе, изготовленном из того же исходного образца, начальное измеренное составило 6.07, при
следующем измерении 6.24, и при третьем - 6.30. При этом сумма осцилляторов составила 322.0 X 103 , 319.4 X 103 и 288.2 X 103, пройдя практически через точки второй серии.
Яплггтго nonaniroTni-T tovwo ттоиттгстпФгст гл BpSíiíSHSMj НО НиПршВЛСИНОГС ИЗшСИСИИЯ В IIIIX В
отличие от воды [1] не наблюдается.
Т.о., для суммы осцилляторов обнаружено, что при всех последовательных измерениях происходит уменьшение этого параметра, причем в двух сериях измеренная концентрация практически не изменялась, а в третьей серии она заметно и монотонно изменялась (на ~ 10%),
~Н
• : I : i
т [-Н : ! !
i. j..i? Ш—
: i _
:21-°*3.io
•i
!
—i__
• 6
+ 7 -8 - 9
♦ 10
пройдя через значение для второй серии. Следует отметить, что наблюдаемая амплитуда шума совпадает с амплитудой наблюдавшегося падения. Причина падения не ясна и требует более подробного исследования. Можно надеяться, что стандартизовав условия измерений и учтя динамику параметров в процессе измерений, можно существенно уменьшить шумообраз-ную компоненту при измерении параметров НЧ спектров.
Т.о., можно сделать следующие выводы:
1. Положение максимума высокочастотной колебательной компоненты сильно коррелиро-вано с ее шириной, что может быть связано с ангар монизмом.
2. Разброс положения максимумов высокочастотной колебательной компоненты в 5 раз меньше разброса ширин.
3. Сумма всех осцилляторов заметно и направленно уменьшается в процессе измерений, причем амплитуда изменений практически совпадает с амплитудой шумоподобной составляющей наблюдавшейся зависимости.
ЛИТЕРА Т УР А
В. М., Мельник Н. Н. Краткие сообщения по физике ФИ АН, N 1, В. М., Мельник Н. Н. Краткие сообщения по физике ФИАН, N 12,
Поступила в редакцию 1 сентября 2005 г.
[1] К р а й с к и й 42 (2006).
[2] Крайский 26 (2005).
