ИК-спектроскопия этанола, образованного реконденсацией из криоматрицы азота

Abstract

Исследованы процессы образования и свойства реконденсатов этанола, образованных из криоматрицы азота при ее испарении. Молекулы этанола в результате соконденсации с азотом образуют матричноизолированные полиагрегаты. Испарение матрицы при 35 К сопровождается переконденсацией этанола из матрицы на подложку. Это приводит к образованию мелкодисперсной пленки (реконденсата), состоящей из агрегатов различных размеров, включая димеры и мономеры. Проведены ИК-спектрометрические исследования реконденсированных образцов. Температура конденсации Тс = 12 К. Давление газовой фазы в процессе криоосаждения Р = 10⁻⁵ Торр. Диапазон концентраций этанола в азоте от 0,5 до 10%. Толщина пленок варьировалась от 1 до 30 мкм. Спектральный диапазон измерений 400–4200 см⁻¹. В результате сравнительного анализа колебательных спектров образцов криоконденсатов этанола, матричноизолированного этанола в криоматрице азота и реконденсатов этанола сделаны выводы о том, что полиагрегаты, как находившиеся ранее в матрице, так и переконденсированные на подложку, находятся в стеклообразном состоянии. Отогрев пленки вблизи температуры стеклования этанола (97 К) приводит к превращениям, которые осуществляются в несколько этапов при различных температурах. Такой характер кривой отогрева объясняется мелкодисперсным составом реконденсата и зависимостью температуры стеклования полиагрегатов от их размера. Характер кривых отогрева реконденсатов позволяет говорить о некой сгруппированности элементов реконденсатов по размерам. Иными словами, в процессе реконденсации и возможной последующей коалесценции образуются полиагрегаты с преимущественными размерами, энергетически оптимальными для данных условий. В рассмотренном случае можно говорить о существовании трех таких семейств, последовательно участвующих в стеклопреврашениях.

Досліджено процеси утворення й властивості реконденсатів етанолу, утворених із кріоматриці азоту при її випарюванні. Молекули етанолу внаслідок соконденсації з азотом утворюють матрично-ізольовані поліагрегати. Випарювання матриці при 35 К супроводжується переконденсацією етанолу з матриці на підкладку. Це приводить до утворювання мілкодисперсної плівки (реконденсата), що складається з агрегатів різних розмірів, включаючи димери й мономери. Проведено ІК-спектрометричні дослідження реконденсованих зразків. Температура конденсації Тс = 12 К. Тиск газової фази в процесі кріоосадження Р = 10⁻⁵ Торр. Діапазон концентрацій етанолу в азоті від 0,5 до 10%. Товщина плівок варіювалася від 1 до 30 мкм. Спектральний діапазон вимірів склав 400–4200 см⁻¹. У результаті порівняльного аналізу коливальних спектрів зразків кріоконденсатів етанолу, матрично-ізольованого етанолу в кріоматриці азоту й реконденсатів етанолу зроблено висновки про те, що поліагрегати, що як перебували раніше в матриці, так і переконденсовані на підкладку, перебувають у склообразному стані. Відігрівання плівки поблизу температури скловання етанолу (97 К) приводить до перетворень, які здійснюються в кілька етапів при різних температурах. Такий характер кривої відігрівання пояснюється мілкодисперсним складом реконденсата й залежністю температури склопереходу поліагрегатів від їхнього розміру. Характер кривих відігрівання реконденсатів дозволяє говорити про якусь сгрупованість елементів реконденсатів по розмірах. Іншими словами, у процесі реконденсації й можливої наступної коалесценції утворюються поліагрегати з переважними розмірами, які є енергетично оптимальними для даних умов. В розглянутому випадку можна говорити про існування трьох таких сімейств, що послідовно беруть участь у склоперетворенниях.

The processes of formation and the properties of ethanol recondensates formed from the nitrogen cryomatrix during nitrogen evaporation were studied. The methanol molecules in the process of co-condensation with nitrogen form matrix-isolated polyaggregates. The evaporation of the nitrogen matrix at 35 K is accompanied by the process of recondensation of ethanol from the matrix onto a substrate. This results in the formation of a fine-dispersed film (recondensate), which consists of aggregates of different size, including dimers, and monomers. Infrared spectrometric study of the recondensed samples was carried out. The temperature of condensation is Tc = 12 K. The gas phase preassure in the process of cryodeposition is P = 10⁻⁵ Torr. The concentration of ethanol in nitrogen is varied from 0.5 to 10%. The films thickness varies from 1 to 30 μm. The spectral range of measuring is 400–4200 cm⁻¹. Comparative analysis of the infrared spectra taken suggests that the polyaggregates both previously found in the matrix and recondensated on the substrate are in a glass state. Warming of the film close to the temperature of glass transition (97 K) leads to transformations that are realized in several stages at different temperatures. This behavior of the warming curve can be explained by the highly-dispersed structure of the recondensate and the dependence of temperature of polyaggregates glass transition on their size. The behavior of the warming curve recondensates allow us to suggest a grouping of recondensates by their size. In other words, in the process of recondensation and some possible subsequent coalescence there appear polyraggregates in the main of sizes which are energy-wise optimal for present conditions. In our case one may suggest the existence of such three families, which are sequentially involved in glass transition.