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!

    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    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
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 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
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 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)