В монографии последовательно излагается общая теория инфракрасных спектров полимеров и полимерных кристаллов и методы расчета кривых спектрального распределения коэффициента поглощения. Предлагаемая теория является естественным распространением теории колебаний малых молекул па объекты периодической структуры. Книга является обобщением оригинальных работ автора и его сотрудников. Рассматриваются вопросы общих закономерностей формирования спектров первого и второго порядков полимеров и кристаллов, включая влияпие ангармоничности. Приводятся примеры исследований динамики колебаний полимерных цепей и кристаллов и расчетов кривых спектрального распределения коэффициента поглощения ряда полимеров, включая биополимер и сополимер. Показывается, что излагаемая методика квазидиагоналпзащш матриц периодической структуры может быть практически без изменений применена для расчетов электронных состояний полимеров и кристаллов.
Монография ра(питпн!У_-ш фдзиков, химиков и биологов,
применяющих для исследов&шя, долимеро] спектроскопии. /\ I t< '1оЛИ(,
ТЭтто ?П п-пйтт Л Г. fi&KM ЛС\Г. nf.r.~
8
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие....................... 5
Вводная глава. Элементы теории колебательных спектров многоатомных молекул............... 9
§ В.1. Уравнение колебаний молекулы и его решение 9 § В.2. Вычисление матрицы кинематических коэффициентов...................... 20
§ В.З. Вычисление вероятностей переходов между уровнями энергии.................. 23
Глава I. Общие закономерности спектрального проявления колебаний связанных осцилляторов........ 29
§ 1.1. Одномерная разомкнутая цепь.......... 29 ,
§ 1.2. Одномерная кольцевая цепь........... 41
§ 1.3. Влияние разупорядоченности цепи........ 43
§ 1.4. Роль ангармоничности колебаний........ 45
§ 1.5. Интенсивности обертонов и составных частот . . 56
Глава II. Общая теория инфракрасных спектров олиго-
меров и полимеров.................. 62
§ 2.1. Общая постановка задачи............ 62
§ 2.2. Теория колебаний незамкнутых цепей конечной
длипы...................... 66
§ 2.3. Цепи бесконечной длины............ 81
§ 2.4. Примеры расчета частот колебаний регулярных
конечных периодических структур........ 85
§ 2.5. Интенсивности в инфракрасных спектрах .... 97 § 2.6. Влияние концевых групп, отличающихся по своему строению от групп периодической части моле-
кулы...................... 105
S ^.7. Примеры расчета частот нормальных колебаний концевых групп периодических молекул конечной
длины...................... 109
§ 2.8. Замечания о решении обратной спектральной за-
ИЗ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава III. Полимеры со сложными элементарными ячейками ......................... 115
§ 3.1. Применение метода возмущений к элементарной
ячейке..................... 115
§ 3.2. Учет взаимодействия несоседних звеньев и дополнительных членов матрицы возмущения..... 124
§ 3.3. Расчеты частот колебаний сополимеров..... 134
Глава IV. Теория колебаний связанных полимерных цепей и кристаллов................... 139
§ 4.1. Учет ближних взаимодействий.......... 139
§ 4.2. Общий случай теории колебаний кристаллов . . . 151
Г л а в а V. Примеры расчетов инфракрасных спектров полимеров ........................ 159
§ 5.1. Анализ частотных ветвей периодических структур 159
§ 5.2. Расчет спектрального распределения коэффициента
поглощения полиэтиленгликоля......... 173
§ 5.3. Расчет спектрального распределения коэффициента
поглощения поли-?-аланина........... 196
§ 5.4. Расчет кривой инфракрасного спектра поглощения
полиэтилепгликольадипата............ 198
§ 5.5. Расчет спектра нолиоктеномера......... 203
§ 5.6. Расчет спектрального распределения коэффициента поглощения в колебательном спектре кристалла полиатилеяа................... 208
§ 5.7. Применение электронно-вычислительных машин
при расчетах спектров полимеров и кристаллов 217
§ 5.8. Замечания о решении электронных задач для полимеров и кристаллов методом самосогласованного поля...................... 223
Заключение........................ 230
Литература........................ 235
ПРЕДИСЛОВИЕ
Инфракрасная спектроскопия за последние два десятилетия превратилась в одно из важнейших средств исследования строения многоатомных молекул. С ее. помощью нередко удается получать уникальную информацию о характере и свойствах межатомных сил в молекулах, распределении электронного заряда, внутри- и межмолекулярных взаимодействиях, геометрии систем и т. д. Это стало возможным как благодаря созданию совершенной экспериментальной техники, так и благодаря развитию соответствующей теории, устанавливающей физическую связь между наблюдаемыми параметрами спектров и строением молекул.
Именно наличие теории и вычислительных алгоритмов, реализованных в форме удобных сервисных программ для ЭВМ, позволяет извлекать необходимую информацию на основании косвенных данных, которые доставляют все спектральные исследования.
Важнейшей задачей инфракрасной спектроскопии является изучение полимерных соединений, представляющих благодаря исключительному многообразию своих свойств и практическому значению чрезвычайно обширную область исследования. Этой проблеме посвящено очень большое число работ главным образом, однако, экспериментальных. Это вызвано прежде всего многочисленными затруднениями, которые встречаются на пути теоретического расчета инфракрасных спектров полимеров. Такие расчеты являются вместе с тем совершенно необходимыми, так как только с их помощью можно получить надежную интерпретацию спектров, что в свою очередь и позволяет использовать их для выводов о строении и свойствах исследуемого образца.
Существенное усложнение теоретических расчетов инфракрасных спектров полимеров по сравнению с расче-
Цена: 150руб.
