Физические методы исследования (ФМИ) в химии

ФМИ основаны на взаимодействии падающего излучения, потока частиц или какого-либо поля с веществом и измерении этого взаимодействия.

В Казани ФМИ в химии впервые стали использовать Б.А.Арбузов и его ученики. Применяются: ядерный магнитный резонанс (ЯМР), инфракрасная (ИК) и комбинационного рассеяния (КР) спектроскопии, дифракционные, электрические и электрооптические методы.

Один из первых ЯМР-спектрометров в нашей стране сконструирован в Казанском университете Ю.Ю.Самитовым (1960). Получены спектральные данные для широкого ряда органических и элементоорганических соединений (А.В.Ильясов, А.В.Аганов, Р.М.Аминова, В.В.Клочков, Ф.Х.Каратаева, Т.А.Зябликова, Ш.К.Латыпов). Методом колебательной спектроскопии определяются симметрия и структура молекул в любом агрегатном состоянии; он используется при изучении химического равновесия и кинетики химических реакций, при осуществлении контроля за ходом технологических процессов (Р.Р.Шагидуллин, А.Б.Ремизов, В.И.Коваленко, С.А.Кацюба).

По методу газовой электронографии проводится определение геометрии простых молекул в газах, их дипольных моментов и термодинамических параметров (В.А.Наумов с учениками). С помощью рентгеноструктурного анализа определяются координаты атомов в кристалле. Научное направление по рентгеноструктурным исследованиям развивают И.А.Литвинов, О.Н.Катаева, А.Т.Губайдуллин и др.

А.Н.Верещагин использовал эффект Керра (двойное лучепреломление в постоянном электрическом поле) и релеевское рассеяние (метод молекулярной анизотропии) для конформационного анализа органических и элементоорганических соединений, открыл (совместно с С.Г.Вульфсоном) парамагнитный эффект магнитного двулучепреломления, впервые в СССР сконструировал прибор для определения констант Керра (1964).

Методом двойного лучепреломления в магнитном поле (эффект Коттона–Мутона) проводятся исследования молекулярных и ионных систем в средах любой полярности, изучаются процессы комплексообразования, сольватации, пространственной структуры комплексов (С.Г.Вульфсон, В.Ф.Николаев).

Метод П.Дебая для определения электрических дипольных моментов в газе и растворе используется в химии для оценки полярности молекул, установления симметрии, пространственной и электронной структуры молекул.

Особую роль дипольные моменты играют в развитии учения о химической связи, представлений о взаимном влиянии атомов и групп атомов, об индуктивном эффекте и эффекте сопряжения, в разработке теории реакционной способности. Для решения сложных многопараметровых задач структурной органической химии А.Н.Верещагиным разработаны методология, теоретические и экспериментальные подходы к конформационному анализу с помощью комплекса различных физических методов – электрических, электрооптических и оптических (дипольных моментов, эффектов Керра, Коттона–Мутона), колебательной, ЯМР, ультрафиолетовой и фотоэлектронной спектрометрии, газовой электронографии, масс-спектроскопии.

В институте органической и физической химии Казанского научного центра Российской академии наук и Казанском университете (Р.П.Аршинова, Э.А.Ишмаева, Я.А.Верещагина) получены фундаментальные научные результаты по структуре и реакционной способности различных классов органических и элементоорганических соединений.

См. также Казанская химическая научная школа.

Конформационный анализ элементоорганических соединений. Москва, 1983.

Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии. Москва, 1987.

Авторы – Я.А.Верещагина, Е.Н.Климовицкий