Способ определения дипольного момента молекулы газа

Способ определения дипольного момента молекулы газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИПОЛЬНОГО МОМЕНТА МОЛЕКУЛЫ ГАЗА,, основанный на спектральном анализе газа с помощью микроволнового излучения и измерении смещения частоты перехода молекулы газа, отличающийс я тем, что, с целью определения дипольного момента молекулы газа с заранее неизвестным спектром, при сокращении времени, в эталонный газ с известным, дипольным моментом ./и-о молекулы вводят молекулы пробного газа и измеряют частоту V-, конкретного перехода молекул пробного газа и давление РЗ в эталонном газе, затем молекулы того же пробного газа вводят в исследуемый газ и измеряют частоту того же перехода молекул пробного газа и давление Р в исследуемом газе, и дипольный момент /и. молекулы исследуемого газа определяют по формуле Го з (Л где Vj, - частота перехода молекул пробного газа при нулевом с давлении.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1061013 A

M5D G 01 N 22 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3455970/18-09 (22) 01.04.80 (46) 15.12 ° 8 . Бюл. Р 46 (72) С.П.Белов, А.Ф.Крупнов, A.A.Ìåëüíèêoâ и В.A.Ñêâîðöîâ (71) Институт прикладной физики AH

СССР (53) 621. 317. 39 (088:8) (56) 1. Осипов О.А. и др.. Справочник по дипольным моментам. М., Наука, 1977, т.3, с.151.

2. Таунс Ч., Шавлов A. Радиоспектроскопия. М., 1965, с.229 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИПОЛЬНОГО МОМЕНТА МОЛЕКУЛЫ ГАЗА,. основанный на спектральном анализе газа с помощью микроволнового излучения и измерении смещения частоты перехода молекулы газа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью определения дипольного момента молекулы газа с заранее неизвестным спектром, при сокращении времени, в эталонный газ с известным дипольным моментом ис молекулы вводят молекулы пробного газа и измеряют частоту „ конкретного перехода молекул пробного газа и давление Р> в эталонном газе, затем молекулы того же пробного газа вводят в исследуемый газ и измеряют частоту 2 того же перехода молекул пробного газа и давление P в исследуемом газе, и дипольный момент а молекулы исследуемого газа определяют по о ле ф рму

2 0 Э

Р =8

Р где 10 — частота перехода молекул пробного газа при нулевом давлении.

1061013

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может использоваться для исследования физических и химических свойств газов.

Известен способ определения дипольного момента молекулы газа, ос- 5 нованный на использовании зависимости диэлектрической проницаемости Е газа от его температуры Т) в соответствии с которым исследуемый газ помещают в ячейку, содержащую измери- )Q тельный конденсатор, и измеряют значения емкости измерительного конденсатора и плотности газа при нескольких значениях температуры Т газа, причем для каждого определенного эна- 5 чения Т из этих данных определяют соответствующие ей значения диэлект. рической приницаемости Е газа и строят эависимотсь Е-1 от Т " . Па тангенсу угла наклона полученной прямой и измеренной плотности газа определяют дипольный момент молекулы исследуемого газа Г13.

Недостатками известного способа являются необходимость проведения измерений в широком (порядка 100 о) диапазоне температур, что требует значительных временных затрат, принципиально неустранимые систематические ошибки в измерениях, обусловленные адсорбцией, конденсаций вещества и другими поверхностными эффектами на пластинах измерительного конденсатора, стенках и других деталях ячейки.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является спо-. 35 соб определения дипольнога момента .молекулы газа, основанный на спектральном анализе газа с помощью микроволнового излучения и измерении смещения частоты перехода молекулы 4О газа (23.

Однако данный способ не позволяет определить дипольный момент молекулы газа с заранее неизвестным спектром. Кроме того, он требует значительных временных затрат, поскольку необходимая для осуществления способа идентификация спектра является сложной и трудоемкой процедурой даже при хорошем разрешенном спектре поглощения молекул исследуемого газа, особенно для случая впервые синтезированных веществ, Цель изобретения — определение дипольного момента молекулы газа с заранее неизвестным спектром, при сокращении времени.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения дипольного момента молекулы гаэа, основанному на спектральном ана- 60 лизе газа с помощью микроволнового излучения и измерения смещения частоты перехода молекулы газа, в эталон-ный гаэ с известным дипальным моментом ä молекулы вводят молекулы, б5 йробнаго газа и измеряют частоту ., конкретного перехода молекул пробного, газа и давление Рэ в эталонном газе, затем молекулы того же пробного газа вводят в исследуемый гаэ и измеряют частоту 1 того же перехода молекул пробного газа и давление P в исследуемом газе, и дипольный момент р молекулы исследуемого газа определяют по формуле

2 0 Э - э 1) .у р

1 0 где 40 — частота перехода молекул пробного газа при нулевом давлении.

Данный способ основан на использовании эмпирической прямо пропорциональной зависимости между дипольным моментом молекулы исследуемого газа и смещением частоты линии поглощения, частоты перехода, заранее выбранного, молекулы пробного газа, кбторое возникает под действием электрических полей молекул исследуемого газа на молекулы пробного газа.

Способ реализуется следующим образом.

B измерительную ячейку спектрометра помещают эталонный газ, т.е. газ, дипольный момент э молекулы которого известен, вводят в него молекулы пробного газа так, чтобы изменением давления газа в ячейке можно пренебречь, и измеряют частоту 1„ заранее выбранного перехода молекул пробного газа и давление Р в ячейке. Далее, в аналогичную или ту же освобожденную от предыдущего газа ячейку помещают исследуемый газ, вводят в него молекулы того же газа и измеряют частоту 12 того же перехода молекул пробного газа и давление Р в ячейке. При этом, как и в первом измерении, в исследуемый газ вводят небольшое количество молекул пробного газа, чтобы давление P в эталонном газе практически не менялось. Измерения в эталонном и исследуемом газах проводят при одной и той же, например комнатной температуре. По измеренным величинам

Рэ, Р определяют дипольный момент а молекулы исследуемого газа иэ соотношения

2 0 эМ-М Р

1 0 где 0 — частота выбранного перехода молекул пробного газа при нулевом давлении.

Имеются табличные значения )0 для различных газов, Выбор пробного газа определяется следующими условиями: во-первых, линии перехода молекул

1061013

Составитель Л,кузнецова

Техред И.Метелева КорректорВ.Бутяга

Редактор Т. Митейко

Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий

11303 о!

Заказ 10030/45

5, М сква, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 пробного газа должны быть достаточ,но интенсивными (отношение сигнал/ шум >,10000 при 100% концентрации газа) в диапазоне частот имеющегося спектрометра1 во-вторых, величина смещения частот линий перехода проб- 5 ного газа давлением должна быть достаточно большой по сравнению с погрешностью измерения частот перехода с помощью микроволнового спектрометра, которая обычно не превышает

10-20 кГц. Для выполнения указанных требований s качестве пробного газа можно выбрать гаэ с большим дипольяым моментом молекулы, например мояекулы аммиака или воды. В качестве эталонного rasa может быть выбран любой газ, дипольный момент которого известен.

Данный способ принципиально не требует знания спектра исследуемого газа и тем самым исключает необходимость .такой трудоемкой процедуры, ! как идентификация газа. Кроме того способ требует значительно меньших временных затрат.