Чтение онлайн

Концепция ковалентной связи оказалась наиболее плодотворной в органической химии. Созданными в 20—30-е гг. на её основе Э. т. было объяснено строение большого числа органических соединений и установлена зависимость между свойствами этих соединений и их строением, чему способствовали появившиеся в это время квантовохимического представления о различных типах ковалентной связи (см. Сигма- и пи-связи , Семиполярная связь ).

Наибольшее распространение в этот период получили используемые и поныне Э. т., развивавшиеся английскими химиками Т. Лоури, Р. Робинсоном , К. Инголдом , а также Л. Полингом . Введённые ими в рамках так называемой теории электронных смещений представления о статическом и динамическом смещениях электронных пар (индуктивный, мезомерный, индуктомерный и электромерный эффекты) широко используются для объяснения, а в некоторых случаях и для предсказания свойств и реакционной способности разнообразных органический соединений. Английские химики предложили также классификацию органических реакций в соответствии с механизмом электронных смещений и механизмом электростатической ориентации реагентов при их взаимодействии — нуклеофильным, электрофильным и радикальным (см. Органическая химия , Сопряжение связей , Мезомерия , Нуклеофильные и электрофильные реагенты ). Теория электронных смещений позволила объяснить выравнивание связей в цепях сопряжения (в частности, равноценность связей в бензоле), передачу влияния заместителя по системе сопряжённых связей, порядок замещения в ароматическом кольце при наличии в нём заместителя (см. Ароматические соединения , Ориентации правила ) и многие другие закономерности, экспериментально установленные в органической химии, например Марковникова правило , Эльтекова правило .

Э. т. развивались в тесной связи как с классической химического строения теорией, так и с квантовой химией, являющейся основой всех современных электронных теорий.

Лит. см. при статьях Органическая химия , Химического строения теория , Валентность . Химическая связь .

Электро'нные часы',часы , в которых источником периодических колебаний обычно служит кварцевый генератор , а отсчёт времени производится по цифровому индикаторному устройству (на жидких кристаллах, светодиодах и т. д.). Преобразование периодических колебаний в дискретные сигналы, управляющие цифровым индикатором, осуществляется электронным устройством, выполненным на интегральных микросхемах (например, в наручных Э. ч.) или полупроводниковых приборах (например, в настольных Э. ч.).

Электро'нный захва'т, вид радиоактивного распада ядер, при котором ядро захватывает электрон с одной из внутренних оболочек атома (К, L, М и др.) и одновременно испускает нейтрино . При этом ядро с массовым числом A и атомным номером Z превращается в ядро с тем же A и Z меньше на 1: Az + е— ® Az-1 + n. Образовавшуюся вакансию в электронной оболочке атома заполняют электроны с других оболочек, в результате чего испускается квант характеристического рентгеновского излучения атома Az-1 или соответствующий электрон (Оже-электрон). Э. з. возможен, если масса (в единицах энергии) атома Az больше массы атома Az-1 на величину, большую энергии связи захватываемого электрона. Если это превышение больше, чем 2 mc2 = 1,02 Мэв (m — масса покоя электрона, с — скорость света), то с Э. з. начинает конкурировать b+– распад (см. Радиоактивность ).

Электро'нный микроско'п, прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 106 раз) увеличенного изображения объектов, в котором вместо световых лучей используются пучки электронов, ускоренных до больших энергий (30—100 кэв и более) в условиях глубокого вакуума. Физические основы корпускулярно-лучевых оптических приборов были заложены в 1834 (почти за сто лет до появления Э. м.) У. Р. Гамильтоном , установившим существование аналогии между прохождением световых лучей в оптически неоднородных средах и траекториями частиц в силовых полях. Целесообразность создания Э. м. стала очевидной после выдвижения в 1924 гипотезы о волнах де Бройля , а технические предпосылки были созданы немецким физиком X. Бушем, который исследовал фокусирующие свойства осесимметричных полей и разработал магнитную электронную линзу (1926). В 1928 немецкие учёные М. Кнолль и Э. Руска приступили к созданию первого магнитного просвечивающего Э. м. (ПЭМ) и спустя три года получили изображение объекта, сформированное пучками электронов. В последующие годы (М. фон Арденне, Германия, 1938; В. К. Зворыкин , США, 1942) были построены первые растровые Э. м. (РЭМ), работающие по принципу сканирования (развёртывания), т. е. последовательного от точки к точке перемещения тонкого электронного пучка (зонда) по объекту. К середине 1960-х гг. РЭМ достигли высокого технического совершенства, и с этого времени началось их широкое применение в научных исследованиях. ПЭМ обладают самой высокой разрешающей способностью (PC), превосходя по этому параметру световые микроскопы в несколько тыс. раз. Т. н. предел разрешения, характеризующий способность прибора отобразить раздельно мелкие максимально близко расположенные детали объекта, у ПЭМ составляет 2—3

. При благоприятных условиях можно сфотографировать отдельные тяжёлые атомы. При фотографировании периодических структур, таких как атомные плоскости решёток кристаллов, удаётся реализовать разрешение менее 1 . Столь высокие разрешения достигаются благодаря чрезвычайно малой длине волны де Бройля электронов (см. Дифракция частиц ). Оптимальным диафрагмированием [см. Диафрагма в электронной (и ионной) оптике] удаётся снизить сферическую аберрацию объектива (влияющую на PC Э. м.) при достаточно малой дифракционной ошибке. Эффективных методов коррекции аберраций в Э. м. (см. Электронная и ионная оптика ) не найдено. Поэтому в ПЭМ магнитные электронные линзы (ЭЛ), обладающие меньшими аберрациями, полностью вытеснили электростатические ЭЛ. Выпускаются ПЭМ различного назначения. Их молено разделить на 3 группы: Э. м. высокого разрешения, упрощённые ПЭМ и Э. м. с повышенным ускоряющим напряжением.

ПЭМ с высокой разрешающей способностью (2—3 A) — как правило, универсальные приборы многоцелевого назначения. С помощью дополнительных устройств и приставок в них можно наклонять объект в разных плоскостях на большие углы к оптической оси, нагревать, охлаждать, деформировать его, осуществлять рентгеновский структурный анализ , исследования методами электронографии и пр. Ускоряющее электроны напряжение достигает 100—125 кв, регулируется ступенеобразно и отличается высокой стабильностью: за 1—3 мин оно изменяется не более чем на 1—2 миллионные доли от исходного значения. Изображение типичного ПЭМ описываемого типа приведено на рис. 1 . В его оптической системе (колонне) с помощью специальной вакуумной системы создаётся глубокий вакуум (давление до 10—6мм рт. ст. ). Схема оптической системы ПЭМ изображена на рис. 2 . Пучок электронов, источником которых служит накалённый катод, (формируется в электронной пушке и затем дважды фокусируется первым и вторым конденсорами, создающими на объекте электронное «пятно» малых размеров (при регулировке диаметр пятна может меняться от 1 до 20 мкм ). После прохождения сквозь объект часть электронов рассеивается и задерживается апертурной диафрагмой. Нерассеянные электроны проходят через отверстие диафрагмы и фокусируются объективом в предметной плоскости промежуточной линзы. Здесь формируется первое увеличенное изображение. Последующие линзы создают второе, третье и т. д. изображения. Последняя проекционная линза формирует изображение на флуоресцирующем экране, который светится под воздействием электронов. Увеличение Э. м. равно произведению увеличений всех линз. Степень и характер рассеяния электронов неодинаковы в различных точках объекта, т. к. толщина, плотность и химический состав объекта меняются от точки к точке. Соответственно изменяется число электронов, задержанных апертурной диафрагмой после прохождения различных точек объекта, а следовательно, и плотность тока на изображении, которая преобразуется в световой контраст на экране. Под экраном располагается магазин с фотопластинками. При фотографировании экран убирается, и электроны воздействуют на фотоэмульсионный слой. Изображение фокусируется плавным изменением тока, возбуждающего магнитное поле объектива. Токи др. линз регулируют для изменения увеличения Э. м.

Упрощённые ПЭМ предназначены для исследований, в которых не требуется высокая PC. Они более просты по конструкции (включающей 1 конденсор и 2—3 линзы для увеличения изображения объекта), их отличают меньшее (обычно 60—80 кв ) ускоряющее напряжение и более низкая его стабильность. PC этих приборов — от 6 до 15. Другие применения — предварительный просмотр объектов, рутинные исследования, учебные цели. Толщина объекта, которую можно «просветить» электронным пучком, зависит от ускоряющего напряжения. В 100-кв Э. м. изучают объекты толщиной от 10 до нескольких тыс. A.

ПЭМ с повышенным ускоряющим напряжением (до 200 кв ) предназначены для исследования более толстых объектов (в 2—3 раза толще), чем обычные ПЭМ. Их разрешающая способность достигает 3—5 A. Эти приборы отличаются конструкцией электронной пушки: в ней для обеспечения электрической прочности и стабильности имеются два анода, на один из которых подаётся промежуточный потенциал, составляющий половину ускоряющего напряжения. Магнитодвижущая сила линз больше, чем в 100-кв ПЭМ, а сами линзы имеют увеличенные габариты и вес.

Сверхвысоковольтные Э. м. (СВЭМ) — крупногабаритные приборы (рис. 3 ) высотой от 5 до 15 м, с ускоряющим напряжением 0,5—0,65; 1—1,5 и 3 Мв . Для них строят специальные помещения. СВЭМ предназначены для исследования объектов толщиной до 1—10 мкм (104— 106 A). Электроны ускоряются в электростатическом ускорителе (т. н. ускорителе прямого действия), расположенном в баке, заполненном электроизоляционным газом под давлением. В том же или в дополнительном баке находится высоковольтный стабилизированный источник питания. Ведутся работы по созданию СВЭМ с линейным ускорителем, в котором электроны ускоряются до энергий 5—10 Мэв. При изучении тонких объектов PC СВЭМ ниже, чем у ПЭМ. В случае толстых объектов PC СВЭМ в 10—20 раз превосходит PC 100-кв ПЭМ.

Растровые Э. м. (РЭМ) с накаливаемым катодом предназначены для исследования массивных объектов с разрешением от 70 до 200 A. Ускоряющее напряжение в РЭМ можно регулировать в пределах от 1 до 30—50 кв .

Устройство растрового Э. м. показано на рис. 4 . При помощи 2 или 3 ЭЛ на поверхность образца фокусируется узкий электронный зонд. Магнитные отклоняющие катушки развёртывают зонд по заданной площади на объекте. При взаимодействии электронов зонда с объектом возникает несколько видов излучений (рис. 5 ) — вторичные и отражённые электроны; электроны, прошедшие сквозь объект (если он тонкий); рентгеновское тормозное излучение и характеристическое излучение; световое излучение и т. д.