Теоретическая часть

Молекула вещества есть совокупность положительно заряженных ядер атомов и отрицательно заряженных электронов. В целом любая молекула электронейтральна. Но при пространственном несовпадении центров тяжести ее положительных и отрицательных зарядов молекула оказывается полярной, то есть проявляет свойства частицы с несимметрично размещенными зарядами. Степень полярности молекулы характеризуют величиной дипольного момента. Электрическое поле, создаваемое конденсатором, ионом, полярной молекулой, электромагнитной волной и т.п., вызывает в любой молекуле явление поляризации, состоящее в смещении ее зарядов.

Деформационная поляризуемость складывается из атомной и электронной поляризуемости молекулы, то есть определяется смещением атомных ядер (атомных групп) и электронов. Полярные молекулы, кроме того, подвергаются ориентационной поляризации, то есть ориентируются относительно силовых линий электрического поля. Таким образом, полная поляризация Р молекулы в электрическом поле складывается из ориентационной Р_ор, атомной Р_ат и электронной Р_эл поляризации:

Р = Р_ор + Р_ат + Р_эл

Поляризация зависит также и от частоты внешнего поля.. Взаимодействие света с электронами атомов, составляющих молекулу, приводит к изменению скорости движения световых волн. Изменение скорости света при прохождении его из одной среды в другую проявляется в светопреломлении на границе раздела сред.

Если световой поток выходит из среды I а среду II, то согласно принципу Гюйгенса, каждую точку границы раздела следует рассматривать как само стоятельный точечный источник света. Для разноотстающих друг от друга лучей А, В и D (см. рис.) точечными источниками на границе раздела являются точки а, b и d. Схема, поясняющая процесс преломления лучей света при переходе границы раздела между средами с разными оптическими свойствами.

На практике показатели преломления определяют с помощью рефрактометров, в которых вещество наносится на предметное стекло с известным абсолютным показателем преломления.

Прибор выполнен так, что значение показателя преломления исследуемого вещества относительно стекла рефрактометра, автоматически вносится поправка, и со шкалы можно считывать абсолютный показатель преломления этого вещества. Показатель преломления зависит от температуры и длины волны света. Поэтому при нем указывают то и другое. Наиболее часто ведут измерения с использованием света, отвечающего D – линии спектра натрия. Абсолютный показатель преломления является одной из важнейших оптических характеристик веществ, и на его использовании основано определение рефракции – электронной поляризации в переменном поле высокой частоты. Сведения о рефракции широко используются при расшифровке или проверке структурных формул веществ. Так как показатель преломления определяется взаимодействием света с электронами молекулы, то рефракция является мерой поляризуемости молекулярной электронной оболочки, которая, в свою очередь, слагается из электронных оболочек атомов. Поэтому, рефракция обладает очень важным свойством аддитивности: рефракция молекулы равна сумме рефракций атомов. Поскольку основной вклад в общую поляризуемость молекул дают легко поляризуемые внешние (валентные) электроны, то рефракцию молекулы можно рассчитать и как сумму рефракций не атомов, а связей ( - О – Н; С – Н; С С; N –Н; С = О и др.)

Таким образом, существует два основных способа расчета молекулярных рефракций: в системе атомных рефракций и в системе связевых рефракций. При расчете рефракций диссоциирующих на ионы веществ удобно пользоваться и данными по ионным рефракциям. Так как рефракции атомов зависят не только от их природы, но и от их валентного состояния и особенностей расположения, то в системе атомных рефракций используют дополнительные слагаемые – инкременты двойной, тройной связей, а также поправки на особое положение атомов и групп атомов в молекуле: