РЕФРАКЦИЯ МОЛЯРНАЯ
(R) (от позднелат. refractio-преломление), произведение уд. рефракции
г да мол. массу М: R = rМ. Уд. рефракция представляет собой отношение
нек-рой ф-ции f(n) показателя преломления л (см. Рефрактометрия)
к плотности r в-ва: r =f(n)/r. Величина г
практически не зависит от т-ры, давления и агрегатного состояния в-ва. Из мн.
предлагавшихся ф-ций f(n) наиб. распространение получила ф-ция
Лоренца-Лоренца: f(n) = (n2 — 1)/(n2
+ + 2). Вычисленные с ее использованием значения R пропорциональны средней
поляризуемости a молекул: R = (n2 — — 1)М/(n2
+ 2)r = 2,522·1024a. Простая пропорциональность между R и a является, однако, лишь первым приближением, поскольку вывод ф-ции
Лоренца-Лоренца основан на упрощающих предположениях. Более строгие соотношения
между n, r и a включают специфические для каждого в-ва параметры
(эффективные радиусы молекул, коэф. изотермич. сжимаемости) и позволяют объяснить
изменения R при высоких давлениях и т-рах, а также небольшие отклонения
от аддитивности P.M. р-ров хим. соединений (см. ниже).
P.M. зависит от состава
и структуры в-ва и обладает св-вом аддитивности, т.е. может быть представлена
в виде суммы: R = SxkRk. В случае р-ров
xk-молярная доля k-гo компонента р-ра с P.M. Rk;
в случае хим. соединений xk-число фрагментов k-го
вида с присущими им постоянными значениями Rk. Такими фрагментами
м. б. ионы, атомы или атомные группировки; соответствующие им Rk
называют ионными, атомными или групповыми рефракциями. Атомы одного элемента,
но находящиеся в разных валентных состояниях или в разных функц. группах, имеют
разл. значения Rk. Иногда необходимо вводить дополнит. слагаемые-инкременты
рефракции циклов, двойных и тройных связей; напр., инкременты связей С=С, С=С,
трехчленного и четырехчленного углеродных циклов составляют соотв. 1,733, 2,398,
0,71 и 0,5.
Значения R для лучей
видимой области спектра определяются в осн. поляризуемостью внешних (валентных)
оболочек, так что возможны расчеты P.M. на основе констант Rk,
приписываемых хим. связям определенного типа и называемых рефракциями связей
или связевыми рефракциями. Между атомными рефракциями, инкрементами и рефракциями
связей существуют простые мат. соотношения, причем упомянутые аддитивные величины
практически не имеют преимуществ друг перед другом. Они позволяют рассчитывать
R с точностью до 0,3-0,4 мл/моль для молекул без эффектов сопряжения
и с незначительно разветвленным углеродным скелетом. Наличие в молекулах сопряженных
кратных связей может приводить к весьма существенному (неск. мл/моль) превышению
экспериментально определенного значения R по сравнению с вычисленным.
Такое превышение называют экзальтацией P.M. и используют при установлении структурных
ф-л орг. соединений. Постоянные Rk находят обработкой достаточно
большого числа эксперим. данных по измерению лир для представителей разл. гомологич.
рядов. Нек-рые наиб, часто используемые значения Rk приведены
в табл. 1 и 2.
Табл. 1.- АТОМНЫЕ
РЕФРАКЦИИ ДЛЯ D-ЛИНИИ СПЕКТРА НАТРИЯ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Табл. 2.- РЕФРАКЦИИ
СВЯЗЕЙ ДЛЯ D-ЛИНИЙ СПЕКТРА НАТРИЯ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P.M. определяют для подтверждения
правильности установления элементного состава, выявления присутствия кратных
связей и их сопряжения, идентификации геом. изомеров циклоалканов, анализа таутомеряых
смесей. Корреляции R с др. физ.-хим. св-вами применяют для расчета ряда
важных мол. параметров (дипольных моментов, энтальпий испарения и др.).
Лит. см. при статьях Рефрактометрия, Поляризуемость. Б.В. Иоффе.
|