Cтраница 1
Исследования структуры твердых тел связаны с развитием рентгеновского и электронографического методов. В некоторых случаях эти методы позволяют сделать заключения о степени дисперсности высокораздробленных тел. Однако для огромного числа аморфных пористых тел применение этих методов в лучшем случае может дать лишь схематическое представление о структуре их твердого скелета. Вместе с тем для таких тел очень часто характерно чрезвычайно высокое развитие внутренних поверхностей раздела. Сюда относятся огромное большинство естественных и искусственных адсорбентов и катализаторов, силикатные материалы, пористые стекла, асбест и, наконец, бесконечное разнообразие растительных, животных и искусственных органических тканей и высокомолекулярных веществ. [1]
Выбор метода исследования структуры твердого тела зависит от характера кристаллов ( монокристалл, поликристалл), которые могут быть получены, от их величины, от симметрии кристаллов и их инертности в отношении физических и химических факторов, действующих на вещество во время подготовки к съемке и самой съемки. [2]
Обычно применяемые при исследовании структуры твердых тел методы рентгено - и электронографического анализа позволяют сделать общие выводы о наличии той или иной кристаллической модификации, нормальной или искаженной, в твердом скелете адсорбента и о некоторой средней степени его дисперсности. [3]
Дифракция нейтронов используется для исследования структуры твердых тел, особенно кристаллов, содержащих водород. Дело в том, что нейтроны весьма сильно взаимодействуют с ядрами атомов, в особенности атомов водорода. Поэтому рассеяние нейтронов на водородосодержащих атомах кристаллов позволяет обнаружить наличие атомов водорода и исследовать положение атомов водорода в кристаллической решетке. [4]
В работах [89-91] дан подробный обзор применения радио-спектроскопического метода при исследовании структуры твердых тел. В частности, с помощью микроволн возможно обнаружение химических изменений, их измерение и даже непрерывный контроль этих изменений. Такое применение основывается на том, что химические изменения воздействуют на диэлектрические свойства пластмасс на частотах СВЧ-диапазона. С помощью микроволн исследовались следующие химические процессы: полимеризация и отверждение и др. С завершением цикла отверждения уровень поглощения СВЧ-сигнала стабилизируется. [5]
В первой главе кратко изложены вопросы структурной кристаллографии и дифракционных методов исследования структуры твердых тел. Вторая глава посвящена рассмотрению сил, удерживающих дискретные частицы вместе в твердых телах. [6]
В 1946 г. Блох, Хансен и Паккард [1] в Стенфорде, а также Паунд, Парсел и Торрей [2] в Гарварде независимо открыли явление ядерного магнитного резонанса ( ЯМР), который является прямым следствием существования ядерных магнитных моментов. Первоначальное применение метода заключалось в точном определении ядерных магнитных моментов и спинов, но затем результаты работ Бломбергена, Парселла и Паунда [3], Пейка и Гутовского [4] и Паунда [5] указали на весьма большую перспективность использования метода ЯМР для исследования структуры твердых тел. В последние десять лет опубликовано много работ по теории и применению магнитного резонанса при изучении твердого состояния. [7]
В настоящее время целесообразно ограничиться разработкой рабочей классификационной схемы, в основу которой следует положить особенности материнской и дочерней фаз, достаточно надежно определяемые и интерпретируемые. Такие особенности выявлены при изучении структуры твердых фаз. Современные методы исследования структуры твердого тела ( локальный рентгеновский анализ, дифракция электронов, электронная спектроскопия, микроавто-радиография, ядерная гамма-резонансная спектроскопия, электронная микроскопия, нейтронография и др.) в сочетании с методами травления поверхности твердой фазы и послойного ее растворения ( испарения) дают возможность идентифицировать различные локальные отклонения в составе и структуре твердого тела. [8]
Большой интерес поэтому представляют методы, не требующие снятия слоев. Данные о структуре металла на разной глубине можно получить путем изменения проникающей способности рентгеновских лучей разной длины волны и изменения угла падения лучей на исследуемую поверхность. В [43] был разработан метод исследования структуры твердых тел, получивший название метода скользящего пучка рентгеновских лучей, который позволяет исследовать предельно тонкие слои металла ( толщиной 10 - 4 - 10 - 6 см), занимающие промежуточное положение в случае применения стандартных рентгеновских методик и обычных электронных пучков в методе электронографии. Таким образом, представляется возможность исследовать структурные изменения по глубине металла без какой-либо дополнительной обработки поверхности, неизбежно искажающей результаты исследования, и получить сведения о структуре и свойствах приповерхностных слоев металла, которые до сих пор фактически отсутствуют. [9]
Оказалось, что при исследовании структуры низкомолекулярных веществ наиболее эффективным является метод рентгенострук-турного анализа. Данный метод дает не только сведения о значениях валентных углов и расстояний между атомами в пределах отдельных молекул, но и позволяет также получить точные данные относительно взаимного расположения молекул в твердом состоянии. Следовательно, этим методом можно исследовать расположение различных частей макромолекулы относительно друг друга. Поэтому в настоящей главе подробно рассмотрен метод рентгеноструктурного анализа. В разделе 3 будут даны основы теории, связывающей дифракцию рентгеновских лучей со структурными особенностями агрегатов молекул. В разделе 4 приведены некоторые примеры применения метода рентгеноструктурного анализа для исследования структуры макромолекуляр-ных твердых тел. [10]