Большая Советская Энциклопедия (МО) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 81

  За М. м. часто принимают среднюю массу молекул данного вещества, найденную с учётом относительного содержания изотопов всех элементов, входящих в его состав. Иногда М. м. определяют не для индивидуального вещества, а для смеси различных веществ известного состава. Так, можно рассчитать, что «эффективная» М. м. воздуха равна 29.

  М. м. — одна из важнейших констант, характеризующих индивидуальное вещество. М. м. разных веществ сильно различаются между собой. Так, например, величины М. м. водорода, двуокиси углерода, сахарозы, гормона инсулина соответственно составляют: 2,016; 44,01; 342,296; около 6000. М. м. некоторых биополимеров (белков, нуклеиновых кислот) достигают многих млн. и даже нескольких млрд. Величины М. м. широко используются при различных расчётах в химии, физике, технике. Знание М. м. автоматически даёт величину грамм-молекулы (моля), позволяет вычислить плотность газа (пара), рассчитать молярную концентрацию (молярность ) вещества в растворе, найти истинную формулу соединения по данным о его составе и т. д.

  Экспериментальные методы определения М. м. разработаны главным образом для газов (паров) и растворов. В основе определения М. м. газов (паров), лежит Авогадро закон . Известно, что объём 1 моля газа (пара) при нормальных условиях (0 °С, 1 атм ) составляет около 22,4 л ; поэтому, определив плотность газа (пара), можно найти число его молей, а следовательно, найти и М. м. В случае растворов для определения М. м. чаще всего используют криоскопический и эбулиоскопический методы (см. Криоскопия и Эбулиоскопия ). Экспериментальные методы дают сведения о среднем значении М. м. вещества. Оценку М. м. отдельных молекул можно проводить методом масс-спектрометрии.

  М. м. являются важной характеристикой высокомолекулярных соединений — полимеров , определяющей их физические (и технологические) свойства. Макромолекулы полимеров образуются повторением сравнительно простых звеньев (групп атомов); число мономерных звеньев, входящих в состав различных молекул одного и того же полимерного вещества, различно, вследствие чего М. м. макромолекул таких полимеров также неодинакова. Поэтому при характеристике полимеров обычно говорят о среднем значении М. м.; эта величина даёт представление о среднем числе звеньев в молекулах полимера (о степени полимеризации).

  Полное описание размеров молекул полимера даёт функция распределения по М. м. (молекулярно-массовое распределение): эта функция позволяет найти долю молекул (определённого размера) данного полимерного вещества, М. м. которых лежат в заданном интервале масс (от М до М + DМ ).

  На практике обычно определяют среднюю М. м. полимера, исследуя тем или иным методом его раствор. Свойства растворов могут зависеть от числа молекул, находящихся в растворе (при этом разные по массе молекулы ведут себя совершенно одинаково), от массовой (весовой) концентрации раствора (в этом случае одна большая молекула производит такой же регистрируемый эффект, как и несколько малых) и от других факторов. Если полимер состоит из неодинаковых молекул, то средние значения М. м., измеренные разными способами, будут различны. Так, понижение температуры замерзания (повышение температуры кипения) разбавленного раствора зависит только от числа содержащихся в нём молекул, а не от их размеров, поэтому криоскопический и эбулиоскопический методы позволяют находить среднечисленную М. м. полимера («простое» среднее). Интенсивность света, рассеянного раствором полимера, зависит от массы вещества, находящегося в растворе, а не от числа молекул: поэтому метод, основанный на измерении интенсивности рассеянного света, используется для определения величины М. м. полимера, усреднённой по массе. Другие методы (седиментационного равновесия, вискозиметрический и т. д.) позволяют найти иные средние значения М. м. полимеров. Сравнивая средние величины М. м., определённые разными методами, можно сделать вывод о молекулярно-массовом распределении. В простейшем случае, когда среднечисленная М. м. полимера совпадает со значением М. м., усреднённой по массе, можно сделать вывод, что полимер состоит из одинаковых молекул (т. е. монодисперсен).

  Лит.: Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М., 1973; Гуггенгейм Э. А. и Пру Дж., Физико-химические расчёты, пер. с англ., М., 1958; Губен-Вейль, Методы органической химии, т. 2, М., 1967. См. также лит. при ст. Макромолекула .

  С. С. Бердоносов.

Молекулярная оптика

Молекуля'рная о'птика, раздел оптики, в котором изучаются процессы взаимодействия оптического излучения с веществом, существенно зависящие от атомно-молекулярной структуры вещества. М. о. устанавливает связь между характером единичных актов взаимодействия световой волны с частицами (молекулами, атомами, ионами) и макроскопическими параметрами состоящей из этих частиц среды (например, её показателем преломления). С этой точки зрения в М. о. рассматриваются дисперсия света , преломление света и — наиболее широко — рассеяние света . Изучение распространения света в кристаллах, обладающих естественной оптической анизотропией , составляет предмет кристаллооптики . Оптическая анизотропия в изотропных от природы средах может вызываться действием на них различных внешних полей: электрического (см. Керра эффект , Поккельса эффект ), магнитного (см. Коттона — Мутона эффект ), поля механических или гидродинамических сил (явления фотоупругости и двойного лучепреломления в потоке жидкости). В средах, для которых характерна оптическая активность (как естественная, так и возникающая при наложении внешнего магнитного поля, см. Фарадея эффект ), происходит вращение плоскости поляризации света. Все эти явления, рассматриваемые в М. о., дают ценную информацию о свойствах веществ и строении составляющих их частиц.

  Процесс взаимодействия световой волны с частицами вещества определяется главным образом поляризуемостью этих частиц (см. Поляризуемость атомов, ионов и молекул). Объяснение большинства молекулярно-оптических (МО) явлений дала уже классическая электронная теория, однако для их полного теоретического истолкования необходима квантовая механика, которая позволяет связать МО постоянные со значениями уровней энергии молекул и вероятностями квантовых переходов между этими уровнями (см. Молекула , Молекулярные спектры ).

  Приложения М. о. разнообразны и расширились с появлением источников мощного когерентного излучения — лазеров , Наиболее широко методы М. о. применяются для исследования структуры и характеристик отдельных молекул. Изучение света, рассеиваемого различными средами, даёт сведения (часто уникальные) о строении этих сред — жидкостей, кристаллов, высокомолекулярных соединений , атмосферных образований (облаков, туманов и пр.), а также об особенностях теплового движения частиц в средах. М. о. тесно связана с молекулярной спектроскопией . Разрабатываются перспективные МО методы исследования космических тел и сред.

  Лит.: Волькенштейн М. В., Молекулярная оптика, М. — Л., 1951; Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Волькенштейн М. В., Строение и физические свойства молекул, М. — Л., 1955.

  В. А. Замков.

Молекулярная рефракция

Молекуля'рная рефра'кция, см. Рефракция молекулярная .

Молекулярная физика

Молекуля'рная фи'зика, раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их микроскопического (молекулярного) строения. Задачи М. ф. решаются методами физической статистики, термодинамики и физической кинетики, они связаны с изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих физические тела. Атомистические представления о строении вещества, высказанные ещё философами древности (см. Атомизм ), в начале 19 в. были с успехом применены в химии (Дж. Дальтон , 1801), что в значительной мере содействовало развитию М. ф. Первым сформировавшимся разделом М. ф. была кинетическая теория газов . В результате работ Дж. Максвелла (1858—60), Л. Больцмана (1868) и Дж. Гиббса (1871—1902), развивавших молекулярно-кинетическую теорию газов, была создана классическая статистическая физика .