Исследование количественных характеристик поглощения изотопологов диоксида серы и этилена

Зятькова, Анастасия Георгиевна
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1 Некоторые методы исследования колебательно-вращательных
спектров молекул типа асимметричного волчка . . . . . . . . . . . . . . 16
1.1 Особенности анализа спектра молекул типа асимметричного волч-
ка. Правила отбора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.2 Основы метода эффективных гамильтонианов . . . . . . . . . . . 25
1.3 Элементы теории изотопозамещения . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.4 Некоторые сведения о контурах изолированных спектральных ли-
ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2 Спектры высокого разрешения дейтерированного изотополога
этилена: транс-C2 H2 D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.1 Анализ Фурье-спектра молекулы транс-C2 H2 D2 в диапазоне 1350-
1950 см−1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.2 Построение теоретической модели эффективного гамильтониана
для исследования спектра молекулы транс-C2 H2 D2 в диапазоне
1350–1950 см−1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.3 Результаты анализа спектра возбужденных колебательных состо-
яний: (v8 = v10 = 1), (v7 = v8 = 1), (v6 = v10 = 1) и (v6 = v7 = 1) . 60

3 Исследование влияния изотопозамещения на параметры диполь-
ного момента в молекулах типа XY2 симметрии C2v . . . . . . . . . . 68
3.1 Эффективный дипольный момент . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.2 Определение параметров эффективного дипольного момента мо-
лекул типа-XYZ (Cs симметрии) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.3 Изотопические соотношения для параметров дипольного момента
симметрично и несимметрично замещенных изотопологов диокси-
да серы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.4 Расчет параметров эффективного дипольного момента на приме-
ре молекулы HDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.5 Количественная оценка параметров эффективного дипольного мо-
32 16 34 16 32 16
мента молекул S O2 , S O2 и S O18 O . . . . . . . . . . . . . 86

4 Исследование положений и интенсивностей спектральных ли-
34 32 16
ний молекул SO2 (полоса ν2 ) и S O18 O(«горячие» переходы:
ν1 + ν2 + ν3 − ν2 и ν2 + ν3 − ν2 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.1 Экспериментальные условия и решение энергетической задачи . . 90
4.2 Метод оценки парциального давления молекул, входящих в экс-
периментальный образец . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.3 Анализ интенсивностей линий и определение параметров эффек-
тивного дипольного момента полосы ν2 молекулы SO2 . . . . . . 105
4.4 Исследование спектров «горячих» полос ν1 + ν2 + ν3 − ν2 и 2ν2 +
ν3 − ν2 молекулы S16 O18 O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

Список используемой литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

Приложение А Небольшая часть значений интенсивностей линий
34 16
полосы ν2 молекулы S O2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

Прогресс, достигнутый в последние годы в экспериментальной спектроско-
пии террагерцовой, микроволновой, инфракрасной и видимой областей вызван
разработкой и использованием приборов высокой точности, основанных на ла-
зерных технологиях и методах Фурье-спектроскопии. Современные колебатель-
но-вращательные спектры позволяют получить намного больше точной экспе-
риментальной информации о параметрах спектральных линий, в сравнении с
более ранними работами. Как следствие, возникает необходимость в разработке
новых, а также модернизации уже известных теоретических методов, исполь-
зуемых в колебательно-вращательной спектроскопии, поскольку извлекаемая
из экспериментальных спектров высокоточная информация должна обеспечить
надежную базу для определения фундаментальных параметров молекул, таких,
как структурные параметры, внутримолекулярное силовое поле, дипольный мо-
мент. Таким образом, спектроскопические данные высокой точности содержат
информацию о фундаментальных характеристиках молекул, которые опреде-
ляют их физико-химические свойства.
Значимую роль в определении фундаментальных свойств молекул имеет
исследование колебательно-вращательных спектров изотопически замещенных
молекул. Как показывает анализ, исследование спектров только «материнской»
молекулы, к примеру этилена или метана, не является достаточным для полно-
го определения всех параметров силового поля молекулы, поскольку зачастую в
силу более высокой симметрии нет возможности получить информацию о ряде
состояний (и как следствие о ряде параметров) в силу того, что переходы на них
в поглощении запрещены по симметрии и единственным способом получения
недостающей информации является исследование спектров различных изото-
пических производных более низкой симметрии. Таким образом, исследование
спектров изотопологов молекул является комплементарными при определении
внутренней динамики молекул. Следуя этим рассуждениям, в диссертации сде-
лан акцент на исследовании колебательно-вращательных спектров изотополо-
гов молекул этилена и диоксида серы.
Исследование характеристик поглощения молекул является еще одним важ-
ным моментом анализа колебательно-вращательных спектров, поскольку имеет
выход на практические прикладные задачи, связанные с определением количе-
ства вещества в среде и ее макро-параметров. Информация об интенсивностях
линий, полученная, с одной стороны путем дистанционного зондирования, с
другой стороны на основе теоретического расчета, позволяет определять мак-
ропараметры среды, такие как давление, концентрация исследуемого газа и
температура. Такой подход чрезвычайно важен для задач астрофизики, плане-
тологии и атмосферной оптики. При этом извлечение информации об интенсив-
ностях линий из колебательно-вращательных спектров является нетривиальной
задачей с точки зрения экспериментальных и теоретических исследований.
В настоящее время довольно активно развиваются и широко используют-
ся квантово-химические методы расчета внутримолекулярного силового поля и
дипольного момента. Однако, как показывает анализ, точность данных, полу-
ченных на основе ab initio расчетов, в настоящее время, не является удовлетво-
рительной, в сравнении с экспериментальной, а также не является достаточной
для предсказания как положений линий, так и их интенсивностей в особенности
для молекул, содержащих большое количество атомов. Вместе с тем, развитые,
в колебательно-вращательной спектроскопии, модели эффективных операторов
(модель эффективного гамильтониана и модель эффективного оператора ди-
польного момента) позволяют описывать положения линий и интенсивности с
точностями, сравнимыми с экспериментальной погрешностью в определении со-
ответствующих величин. Как правило, при определении интенсивностей в рам-
ках модели эффективного оператора дипольного момента среднее отклонение
расчета от эксперимента составляет несколько процентов. Однако, не всегда
точность воспроизведения экспериментальных данных является показателем
корректного определения набора параметров эффективного дипольного момен-
та. Возникают случаи, когда в процессе решения обратной задачи, параметры
начинают сильно коррелировать друг с другом, при этом вероятность получе-
ния набора физически необоснованных параметров возрастает. Чтобы избежать
подобного рода ситуаций необходимо каким-либо образом определить значения
данных параметров и использовать рассчитанные значения в качестве первого
приближения. В диссертационной работе, на основе использования операторной
теории возмущений и следствий теории изотопозамещения, получен ряд фор-
мул, определяющих параметры разложения эффективного дипольного момента
для замещения XYZ←−XY2 как функций фундаментальных параметров.
В диссертации обсуждается проблема определения компонентного состава
изотопологов в газовой смеси. Необходимо заметить, что знание правильного
процентного соотношения молекул в газовой смеси позволит избежать ошибки
при определении экспериментальных значений интенсивностей спектральных
линий. Для решения этой проблемы, в диссертации, предложен спектроскопи-
ческий метод определения парциального давления, который позволяет с точно-
стью порядка 2 % определять концентрацию веществ в газовой смеси.
Предложенные в работе методы и выполненные исследования являются ак-
туальными, поскольку призваны сделать проблему исследования интенсивно-
стей однозначной и корректной. Их появление своевременно в связи с возрос-
шими, в последнее время, потребностями в высокоточной информации, необхо-
димой для целей астрофизики и газоанализа.
Исходя из вышеизложенного целью настоящей работы является экспери-
ментальное и теоретическое исследование количественных характеристик коле-
бательно-вращательных спектров молекул типа ассиметричного волчка на при-
мере этилена, диоксида серы и их изотопологов.
Реализация поставленной цели заключалась в решение следующих задач:

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Высокоэффективные дифракционные элементы, предназначенные для изображающих оптических систем
    📅 2021год
    🏢 ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»
    Свойства рассеяния света анизотропными слоями, состоящими из квазиподобных доменов со случайной азимутальной ориентацией
    📅 2022год
    🏢 ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского»
    Исследование полярных свойств сегнетоэлектриков в параэлектрической фазе оптическими методами
    📅 2022год
    🏢 ФГБУН Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук
    Исследование колебательно-вращательных спектров изотопологов диоксида серы
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Теоретическое исследование спектров высокого разрешения молекул типа асимметричного волчка
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)