Autor podał podstawy teorii rozpraszania promieni Roentgena w cieczach. Omówił aparaturę oraz technikę pomiaru natężenia promieniowania rozproszonego w tych układach molekularnych. Na przykładzie naftalenu i jego pochodnych wykazał, że na podstawie obrazu rentgenowskiego można badać rozkład atomów i cząsteczek w cieczach. Metoda dyfrakcji rentgenowskiej znalazła zastosowanie do wyznaczania średnich parametrów struktury cieczy: odległości wewnątrz- i międzymolekularnych, liczb i sfer koordynacyjnych, współczynników upakowania, ułożenia oraz orientacji cząsteczek. Książka będzie również przydatna dla studentów i doktorantów fizyki jako uzupełnienie wykładu kursowego "Fizyka fazy skondensowanej".

X-Ray diffraction study of structure and molecular correlations in liquid naphthalene derivatives

The work presents new results of studies on the structure and molecular correlations in liquid naphthalene at 368 K, (ß-chloronaphthalene and (ß-methylnaphthalene at 293 K, obtained by the method of X--ray diffraction. Moreover, phenylnaphthalene was studied at the position a at 323 K, and the above mentioned liquids at temperatures 20 K higher than their melting points. Structures of the liquids stu-died were proposed on the basis of the angular dependence of intensity of X-rays scattered on electrons and Fourier analysis of the functions. Apart from that, the paper describes the improvements to the experimental technology introduced by the author. A new cell for experiments with liquids, allowing measurements in a wide range of wave vector ( S_min = 0.430Ĺ^-1 to S_min = 15.310Ĺ^-1) and tempera-tures (368 K to 400 K), was designed and constructed. The measurements of scattered radiation inten-sity were performed for the Bragg angle varying from 3° to 60°, with the use of short-wave X-ray radiation MoK_a (L= 0.71069 Ĺ). The optimum working conditions of an X-ray diffractometer equipped with a proportional counter were established, which permitted a reduction of the spectral width of the diffraction beam and the influence of instrumental effect on the results of measurements. A new miliweight densimeter constructed by the author enabled determination of macroscopic densities of liquids at different temperatures. Investigation of intermolecular interactions was performed by the Blum-Natren method modified by the author and the interpretation of angular and radial distribution functions were interpreted with the help of a function of atomic pair distribution. A simple model of short-range arrangement of the molecules was proposed, which seems to be valid for other weakly polar monosubstituted naphthalene derivatives in the liquid phase.

Spis treści:

Wykaz symboli 
 
1. Wprowadzenie 
 
2. Cel pracy 
 
3. Podstawy teorii rozpraszania promieni Roentgena w cieczach 
3.1. Binarna funkcja rozkładu statystycznego 
3.2. Analiza Fouriera funkcji natężenia promieniowania rozproszonego 
 
4. Rentgenowska metodyka eksperymentalna badań strukturalnych cieczy molekularnych 
4.1. Aparatura i technika pomiaru 
4.2. Czynniki korekcyjne i normalizacja zmierzonego natężenia promieniowania funkcji 
4.3. Obliczanie funkcji rozkładów radialnych 
 
5. Wyznaczanie średnich parametrów struktury cieczy 
5.1. Odległości wewnątrz- i międzymolekularne oraz promienie sfer koordynacyjnych 
5.2. Liczby koordynacyjne sąsiednich molekuł 
5.3. Współczynniki upakowania molekuł i stopień lokalnego uporządkowania 
 
6. Ulepszenie metody dyfrakcyjnej cieczy 
6.1. Dokładność i zakres metody dyfrakcyjnej 
6.2. Numeryczna analiza wpływu efektu ograniczenia wartości natężenia rozproszonego promieniowania rentgenowskiego na EDRDF 
6.3. Opracowanie metody interpretacji wyników 
 
7. Wyniki badań uporządkowania molekularnego w ciekłym naftalenie 
7.1. Model molekuły 
7.2. Oddziaływania międzymolekularne 
7.3. Prawdopodobny model ułożeń molekuł 
 
8. Wyniki badań struktury i korelacji molekularnych ciekłych pochodnych naftalenu 
8.1. Deformacje pierścienia aromatycznego wywołane przez monosubstytucję 
8.2. Analiza strukturalna chloro-, metylo- i fenylonaftalenu w położeniu ? 
8.3. Lokalne uporządkowanie radialne chloro-, metylo- i fenylonaftalenu w pozycji ? 
8.4. Analiza porównawcza wyznaczonych parametrów strukturalnych jednopodstawionych (? i ?) naftalenu 
 
9. Dyskusja wyników i porównanie rezultatów pracy z literaturą 
 
10. Wnioski 
10.1. Wykorzystanie metody dyfrakcji rentgenowskiej do badania struktury omawianych cieczy 
10.2. Zastosowanie metody interpretacji wyników I(S) i EDRDF do analizy cieczy molekularnych 
10.3. Struktura i korelacje molekularne ciekłych ? i ?-pochodnych naftalenu 
 
11. Podsumowanie 
 
Literatura 
X-Ray diffraction study of structure and molecular correlations in liquid naphthalene derivatives (Summary)