Научный руководитель: Морозова Юлия Петровна, к.ф.-м.н

Исследование межмолекулярныхвзаимодействий между молекулами растворенного вещества и растворителяимеет большое теоретическое и прикладноезначение. С прикладной точкизрения важность определяется тем, что многиепромышленные технологии основаны на использовании веществ вжидкой фазе. С жидкой фазойсвязаны биологические, фотобиологические ифотохимические процессы.Особый интерес для практики имеютмногокомпонентные системы.Использование смешанных растворителей позволяетподобрать растворители так, чтомы можем исследовать любой вид межмолекулярного взаимодействия,так как каждый растворитель обладаетиндивидуальнымифизико-химическими свойствами, то есть, можно сказать,что с помощью смешанныхрастворителей возможнопрогнозированиеспектрально-люминесцентныхсвойств молекул, а также моделированиеразличных типоввзаимодействий для исследуемой молекулы. Откликполос поглощения намежмолекулярные взаимодействия позволяетполучать информацию о составесольватной оболочки в бинарномрастворителе. В нашемслучае состав сольватной оболочки определяется посдвигу полосы поглощения D n данной молекулы всмешанном растворителе различнойконцентрации. Используяизвестные выражения для энергии основного ивозбужденного состояния молекулы для процесса поглощения света,получаем выражение для полосыпоглощения: , где а - радиус полости, в которой находится молекула, h-постоянная Планка, с- скорость света, m и m ^*- дипольные моменты молекулыв основном и возбужденномсостояниях соответственно, n- показательпреломления, e -диэлектрическаяпроницаемость. Применяя этуформулу для растворителей с n₁ и n₂, e ₁ и e ₂ в приближении,что n_1» n_2» n и a_1» a_2» a, получаем формулудля сдвига полосы поглощения:. Этот сдвиг обусловлен только универсальнымивзаимодействиями, а нам нужно учесть испецифическиевзаимодействия, поэтому формула примет вид: . Из формулы видно, чтоуниверсальные взаимодействиязависят от разницы дипольных моментов восновном и возбужденномсостояниях. Для описания D n _спец предложить выражения нет возможности,но D n _спец можнооценить экспериментально. Длявозможности исследования этого сдвигатакже необходимо, чтобы былазначительная разница дипольных моментовв исследуемых состояниях.Именно из-за значительной разницы дипольныхмоментов m и m ^* дляисследования была выбранамолекула мета-нитроанилина (МНА). Для этоймолекулы были полученыхарактеристики электронных переходов методом ЧПДП[1]. D n _спец для МНАможно представить в следующемвиде: , где D n ₁ и D n ₂-сдвиги полос, обусловленныеспецифическими взаимодействиямиводородной связи нааминогруппе и на нитрогруппе соответственно, а D n ₃- сдвиг полосыпоглощения, обусловленный N...Nвзаимодействием. Составляющую D n _спец можно промоделироватьдобавкой второй компоненты внеполярный растворитель. В качествевторой компоненты были выбранынитрометан и изопропанол. Придобавлении нитрометанапредполагалось оценить D n ₃. Былиизучены изменения в электронном спектрепоглощения МНА в гексане придобавлении нитрометана в области p ® p ^*электронных переходов (200-380 нм).При добавке нитрометана для полосы S_0® S₁ МНАпроисходит изменение оптической плотности.В области второй полосыМНА имеет добавочное поглощение, подлине волны близкое к поглощению S_0® S₂МНА, оптическая плотностькоторого возрастает с течением времени. Придобавке нитрометана в растворепроисходит выделение комплекса. Этообразующееся соединение,снятое в гексане, имеет следующие характеристики: S_0® S₁- 342.5 нм и S_0® S₂- 264.5 нм, отсюда виден сдвиг всторону меньших длин волн по сравнению схарактеристиками МНА вгексане (S_0® S₁-344 нм и S_0® S₂- 272 нм), при этом наблюдаются характерные измененияформы полосы. В начальный момент S_0® S₂ имел формуплеча, а S_0® S₁ был четким переходом, стечением времени картина меняется на обратную. Выделенный комплекс(нитрометан и МНА в гексане) был снят вэтаноле. В этом случае спектрстановился более сложным. При расшифровкеэтого спектра получилиследующие длины волн поглощения: 255 нм, 284 нм, 368 нм. Перваяиз них принадлежит p p ^* переходу нитробензола,вторая- полоса комплекса, сдвинутая поотношению к комплексу в гексанев сторону больших длин волн, третьяпринадлежит МНА в этаноле. Вероятно, вторая полоса принадлежит N...Nвзаимодействию азотааминогруппы МНА и азота нитрогруппы нитрометана. На основерассчитанных данных геометриимета-нитроанилина и нитрометанаквантовохимическим методомЧПДП был проведен расчет комплексамета-нитроанилин - нитрометан.Теперь перейдем к обсуждению проявления водороднойсвязи нитрогруппы МНА смолекулами спирта. К раствору молекулы МНА втетрахлорметане добавлялсяизопропанол так, что общий объем раствора составлял 5 см³,при этом концентрация МНА оставаласьпостоянной. При добавлении спирта, изменяя диэлектрическуюпроницаемость смеси, получаемсмещение полос поглощения МНА и изменение локальнойдиэлектрической проницаемоcти