ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптические свойства из "Битумные материалы" Известно, что свет представляет собой электромагнитное переменное поле. Видимый свет — это малая часть широкого спектра электромагнитных волн, которые, начиная от 7-лучей и до длинных радиоволн, образуют непрерывный ряд электромагнитных колебаний с возрастающей длиной волны или уменьшающейся частотой. Если какую-либо систему подвергнуть действию таких волн, каждая частица этой системы будет колебаться в резонанс с той волной спектра, которая имеет ту же частоту, что и собственная частота колебаний частицы или ее обертона. При этом некоторая доля энергии излучения абсорбируется частицами и либо превращается при благоприятных условиях в тепло, либо расходуется на химические реакции. Анализ спектра источника излучения до и после прохождения через вещество покажет, какая доля частиц колеблется с такой же частотой, как и электромагнитное поле. Собственная частота какой-либо части сиЬтемы с уменьшением ее массы и увеличением сил взаимодействия возрастает. Поэтому методы оптической спектроскопии используют для получения информации о структуре и конфигурации молекул. Битумы абсорбируют почти полностью часть спектра в видимой области, и такая высокая степень абсорбции обусловливает их почти черный цвет. [c.47] Показатель преломления зависит от температуры так же, как от плотности, с которой он обычно связан. На основании имеющихся данных и результатов исследования смесей углеводородов Уэрд с сотрудниками (501 заключил, что отношение температурного коэффициента показателя преломления к температурному коэффициенту плотности близко к 0,6. Это значение может быть использовано для расчета изменения показателя преломления с температурой по известным значениям аналогичной зависимости плотности от температуры. [c.48] По Максвеллу, диэлектрическая проницаемость равна квадрату показателя преломления для света с большой длиной волны. Это справедливо, однако, для неполярных сред. Для таких систем мольная рефракция и поляризация идентичны. [c.48] На основании описанной выше линейной зависимости между показателем преломления и плотностью можно заключить, что мольная рефракция должна быть независима от температуры. [c.48] Ароматические соединения обнаруживают полосу сильного поглощения при длине волны 2700-10 , в то время как насыщенные углеводороды селективно поглощают в ультрафиолетовой области вплоть до длин волн 1600-10- см. Основываясь на уравнении (65), можно ожидать, что зависимость показателя преломления или удельной рефракции от длины волны или частоты света для ароматических соединений будет более сильной, чем для парафинов. На этом основано использование удельной или мольной дисперсии как показателя ароматичности углеводородов. Удельная дисперсия — это разница между удельными рефракциями, определенными при двух длинах волн, и выражается следующим образом. [c.49] Для систем, содержащих сопряженные двойные связи, полоса поглощения появляется в видимей сбласти света, и измеренный коэффициент поглсщения может оказаться аномальным. Эта аномальность проявляется также в высоком интерцепте рефракции для диолефинов с сопряженными связями она может быть использована и для определения сопряженных двойных связей. [c.50] Рефрактометрические методы, основанные на видимой области света, непригодны для темноокрашенных компонентов битумов. [c.50] Поэтому указанные методы применимы лишь для анализа слабо-окрашенных компонентов, таких, как масляные составляющие и светлые фракции смол. Грант и Хойберг [53] определили удельную дисперсию по уравнению Глэдстона и Дэйли, по водородным линиям На и Ну для слабоокрашенных смол, масел и парафинов, выделенных из ряда битумов. Результаты определений, а также интерцепт рефракции этих продуктов приведены в табл. 1.6. [c.51] Наличие непредельных, устанавливаемое по бромному числу, ни в коей мере не мешает определению остальных компонентов. Удельная дисперсия фракций твердых углеводородов имеет тот же порядок, что для парафинов (см. стр. 50). Масляные компоненты показывают наличие ароматических колец еще более ароматизована значительная часть смол. Отсутствие достаточных сведений о структуре указанных фракций затрудняет оценку результатов определения дисперсии. Интерцепт рефракции позволяет, по-видимому, получить несколько более точные результаты и может быть полезным для предварительных отборочных анализов. [c.51] Поглощение в ультрафиолетовой и инфракрасной областях. Изменения в колебательной энергии молекул сопровождаются излучением, возникающем в инфракрасной части спектра. Колебательные переходы сопровождаются изменениями вращательной энергии, которые дают серию близко расположенных линий. Получаемая при этом колебательно-вращательная полоса излучений расположена обычно в области длин волн 1—23 мкм. В инфракрасной области только этот вид колебаний связан с изменениями дипольного момента. [c.51] В смесях молекул различного типа происходит взаимное наложение полос поглощения компонентов, что мешает их расшифрсвке. По этой причине инфракрасная область поглощения битумсв с большим трудом поддается изучению. При современном состоянии наших познаний инфракрасная спектроскопия может быть использована для определения лишь относительного содержания в битумах некоторых функциональных групп. [c.52] Спектры ЯМР. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) является одним из новых спектроскопических методов 155]. Вращающееся ядро ведет себя, как малый магнит, который ориентируется в магнитном поле. Эти ориентации соответствуют различным квантовым уровням энергии, между которыми могут быть переходы. Для магнитного поля в 10 Гс абсорбционная частота находится в области радиочастот. Энергетические уровни выражаются магнитными квантовыми числами, и энергетические изменения аналогичны тем, которые определяются в других видах спектроскопии. [c.52] Атомами, имеющими ядерный спин, и обычно входящими в состав органических соединений, являются водород и азот. Существует общее правило, согласно которому элементы (за исключением дейтерия и азота) с четным массовым числом не имеют спина. Большинство измерений ЯМР проведено на атомах водорода, и поэтому указанный метод иногда называют протонной магнитной резонансной спектроскопией. [c.52] Спектры ЭПР. Этот вид спектроскопии, в отличие от метода ядерного резонанса, связан с магнитным резонансом непарных электронов. В интенсивном магнитном поле нормальный энергетический уровень электронов меняется так, что энергетический переход наблюдается в микроволновой области. Эта область представляет собой часть электромагнитного спектра, которая находится между дальней инфракрасной и радиочастотной областями, т. е. в области частот от 0,1 до 30 см. Используемая при этом аппаратура аналогична аппаратуре, употребляемой при измерении спектров ЯМР. [c.53] Однако измерения спектров ЭПР зачастую достаточно сложны даже в случае исследования молекул известной структуры. Для молекул же неизвестной структуры единственный метод — это сравнение с каким-либо стандартным веществом. С другой стороны, молекулы, содержащие непарные электроны, исключительно реакционноспособны, и они будут стремиться к насыщению своей свободной валентности. Эта тенденция должна привести к образованию ассоциативных комплексов, и поэтому можно ожидать небольшого содержания непарных электронов. Особенно это будет наблюдаться при измерениях в среде с невысокой растворяющей способностью. [c.53] Вернуться к основной статье