Гордон - Спутник химика. Физико-химические свойства, методики, библиография

А-Гордон.Р.Форд

СПУТНИК ХИМИКА

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, МЕТОДИКИ, БИБЛИОГРАФИЯ

1976

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книга Гордона и Форда «Спутник химика» представляет собой  довольно необычное справочное пособие, что в какой-то степени отражает подзаголовок книги — «Физико-химические свойства, методики,  библиография». Ее авторы поставили перед собой сложную задачу — собрать «в одной обложке» разнообразный и разнохарактерный фактический материал, который более всего необходим химику — исследователю,  преподавателю или студенту —в его повседневной практической работе, но который обычно разбросан по многим источникам, слишком  громоздким, чтобы постоянно держать их под рукой, или же слишком  малоизвестным и даже не всегда доступным. В основном речь идет о  справочных данных из области физической химии, сведениях о физических методах исследования, применяемых в химии, о практических  указаниях, относящихся к технике эксперимента, а также о методах  математической обработки численных данных.

Разумеется, и помимо книги Гордона и Форда советские и  зарубежные химики располагают многочисленными справочниками и  энциклопедическими пособиями. Из справочной химической литературы общего характера, имеющейся на русском языке, достаточно упомянуть  многотомный, периодически переиздающийся «Справочник химика» под ред. Б. П. Никольского («Химия», Ленинград, 1971), пятитомную «Краткую химическую энциклопедию» под ред. И. Л. Кнунянца («Советская  энциклопедия», Москва, 1967), «Краткий справочник химика» В. И. Перельмана («Химия», Москва — Ленинград, 1964), «Краткий справочник по химии» И. Т. Гороновского и др. («Науковадумка», Киев, 1974); кроме того, имеется множество справочных изданий, посвященных  специальным разделам химии. Однако проблема как раз и заключается в том, что подобных пособий слишком много, и быстро найти нужную информацию становится все труднее и труднее. Вот почему книга  Гордона и Форда, в которой содержится много химических данных  первостепенной важности, может стать удобным справочником настольного типа.

Заметим также, что в имеющихся советских и зарубежных  справочных изданиях еще недостаточно полно отражены сведения из бурно развивающейся области физических методов исследования строения и свойств молекул, и в этом отношении «Спутник химика» удачно  восполняет образовавшийся пробел. Следует, кроме того, отметить, что этот справочник основан на  наиболее современных данных, опубликованных в литературе. Книга Гордона и Форда состоит из девяти глав. В первой главе («Свойства молекулярных систем») собраны основные  физико-химические свойства наиболее употребительных в лабораторной практике  растворителей и других жидкостей (с указанием принятых в США стандартов чистоты), а также газов, расплавов солей, жидких  кристаллов, кислот и оснований (в том числе температуры плавления и  кипения, дипольные моменты, показатели преломления, вязкость и другие константы параметры кислотно-основных равновесий и т. д.), сведения о прототропной таутомерии, рассмотрены теории кислот и основании и различные функции кислотности. Во второй главе («Свойства атомов и связей») приведены важнейшие свойства химических элементов и их изотопов, длины связей, вандерваальсовы радиусы атомов, углы между связями, энергии разрыва связей, силовые постоянные, барьеры  инверсии и внутреннего вращения, дипольные моменты связей и различных функциональных групп; обсуждается понятие ароматичности. Глава «Кинетика и термодинамика» содержит сведения и определения,  касающиеся параметров активации и кинетики типичных реакций замещения, сольволиза и присоединения, мономолекулярного элиминирования и разложения в газовой фазе, мономолекулярных перегруппировок и  изомеризации, а также окислительно-восстановительных реакций в  водных растворах. В ней приведены краткие данные о кинетических  изотопных эффектах, главным образом водорода. В эту главу включены также основные уравнения принципа линейности свободных энергий и для многих реакций и заместителей приведены соответствующие  константы (Гаммета, Тафта, Брауна и т. п.).

В четвертой главе («Спектроскопия») собраны разнообразные  данные по основным видам спектроскопических исследований химических соединений. Приведены подробные сведения по колебательным и  электронным спектрам большого круга соединений и функциональных групп, по оптической активности и оптическому вращению, по масс-спектрометрии, а также различным магниторезонансным методам спектроскопии — ЯМР, ЭПР и ЯКР. ( К сожалению, в книге совершенно не нашли  отражения бурно развивающиеся в последнее десятилетие фотоэлектронная и рентгеноэлектронная, а также рентгеновская спектроскопия, хотя именно эти методы сейчас дают очень ценную информацию о структуре и электронных свойствах молекул.) Особое внимание в этой главе  обращено на специальные растворители и другие материалы,  используемые при различных спектроскопических измерениях.

В главе «Фотохимия» обсуждается природа различных  фотохимических процессов, приводятся данные о свойствах ряда сенсибилизаторов и тушителей, источниках света, фильтрах и другом оборудовании (в том числе о лазерах), используемом для проведения фотохимических  реакций. В шестой главе («Хроматография») подробно описаны основные виды хроматографии и указаны важнейшие адсорбенты, растворители, газы-носители, типы неподвижных фаз и свойства детекторов. В главе «Экспериментальная техника» перечислены свойства основных  материалов, используемых в лабораторной практике, указаны составы растворов для мытья химической посуды, даны советы по очистке растворителей, по обнаружению в растворах перекисей и их удалению; приведены  химические методы определения некоторых газов и способы получения  сухих газов; перечислены распространенные растворители для  кристаллизации и экстракции из водных растворов, а также высушивающие агенты и составы бань для нагревания и охлаждения; указаны способы определения молекулярных весов. В конце главы приведены некоторые сведения, необходимые для безопасной работы с наиболее  распространенными химическими веществами (данные о воспламеняемости, токсичности, взрывоопасности и т. п., средства для тушения, методы хранения).

Восьмая глава («Математические сведения и численные данные»)' содержит сведения о Международной системе единиц (СИ) и о  переводе единиц из одной системы в другие. В ней перечислены также  важнейшие группы симметрии молекул и приведены таблицы характеров неприводимых представлений этих групп. Кроме того, изложена  современная методика статистической обработки численных экспериментальных данных и приведена (на языке ФОРТРАН-IV) программа для  проведения такой обработки на ЭВМ по методу наименьших квадратов. Наконец, в девятой главе дана информация о справочниках общего и специального характера.

Для того чтобы собрать в одной книге сравнительно небольшого объема столь обширную и разностороннюю информацию, авторы широко использовали отсылки к специальной литературе. Каждый раздел содержит лишь самые краткие и необходимые определения  обсуждаемых понятий и сведения о методике измерения конкретных величин (и единицах их выражения), для более же подробного ознакомления с состоянием вопроса авторы отсылают читателя к другим пособиям. Все табличные данные также, как правило, сопровождаются указанием источников их получения и литературы, где можно найти  дополнительные сведения. Кроме того, каждая глава и отдельные тематические  разделы содержат обширную библиографию с перечислением монографий, справочников, обзоров, основных научных публикаций в периодической литературе, а иногда также с указанием проспектов фирм-изготовителей оборудования, материалов и реактивов.

Все собранные в книге сведения можно подразделить на два типа: 1) данные о свойствах химических соединений и о методах их  исследований и 2) сведения о технике эксперимента, о применяемом в  лабораторной практике США оборудовании, реактивах и материалах (и в том числе о соответствующих стандартах), а также об их  поставщиках. Совершенно очевидно, что сведения первого типа имеют  «абсолютный» характер и потому представляют бесспорный интерес для химиков всех стран, в то время как ряд сведений второго типа имеет, если можно так выразиться, «узко национальный» характер, так как они ориентированы в основном на американского читателя и соответствуют принятым в США стандартам и существующим там связям между  промышленностью и наукой. Естественно, что многие сведения о фирмах- изготовителях и поставщиках оборудования и реактивов, необходимые американским химикам, не представляют интереса для советского  читателя и поэтому почти полностью опущены при переводе оригинала на русский язык. Однако приведенные в оригинале стандарты чистоты  реактивов, а также фирменные названия и характеристики некоторых выпускаемых промышленностью США материалов, которые получили широкое распространение в хроматографии и спектроскопии, мы  сохранили в русском издании книги. Это поможет советским читателям,  работающим с зарубежной периодической литературой, лучше  разобраться в тонкостях лабораторной практики американских химиков.

Таким образом, для советского читателя книга Гордона и Форда может сыграть не только роль современного физико-химического  справочника, характеризующегося широким охватом научных и  практических сведений, систематическим изложением труднодоступных и обычно разрозненных справочных данных, большим объемом фактического  материала и обширной библиографией, но и роль пособия для  ознакомления с лабораторной техникой, стандартами и характеристиками  реактивов и материалов, применяемых в США.

Все сказанное дает основание надеяться, что «Спутник химика» окажется полезной настольной книгой для наших научных работников и химиков, работающих в промышленности, а также для  преподавателей, аспирантов и студентов. В заключение отметим, что гл. 1, 3, 6, 7 переведены С. И. Коппель, гл. 2, 4, 5, 8 и 9 — Е. Л. Розенбергом.

ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ АВТОРОВ

Ни один химик не в состоянии удержать в памяти или  самостоятельно собрать в небольшом индивидуальном каталоге всю  информацию, которая необходима ему в повседневной работе. Конечно,  существует множество руководств, монографий, справочников,  компилятивных сводок фактических данных и тому подобных источников, где можно найти ответы на различные специальные вопросы. Тем не менее, мы знаем по своему опыту, что готовясь к лекции, решая какую-либо задачу или работая в лаборатории, мы испытываем постоянную и  нередко безотлагательную потребность в определенной информации,  которая, по-видимому, должна существовать в каких-то источниках, но которую на деле не легко разыскать. Помимо часто возникающей  потребности в физико-химических данных, непрерывно приходится искать ответ на разные практические вопросы —- «как это сделать?», «что  представляет собой то или иное вещество?», «какой метод исследования применить в данном случае и чего можно ожидать от него?» и т. д.  Оказывается, нужно располагать поистине бесконечными сведениями о повседневно необходимых фактических и численных данных, которые невозможно найти в каком-либо одном источнике, а нередко не удается разыскать вообще.

Эта книга преследует цель дать в удобной для использования форме как можно больше полезной информации подобного рода. Мы опросили многих химиков — профессионалов и студентов — и, выяснив круг их наиболее актуальных потребностей в справочных данных,  включили в книгу тот материал, который, по нашему мнению, чаще всего необходим химикам всех специальностей. При этом мы охватили почти все проблемы, упоминаемые в анкете Американского химического  общества за 1965 г., где среди прочего был задан и такой вопрос: «Какие физические, химические и механические данные о веществах и  химических системах Вы чаще всего разыскиваете в литературе?».

Во всех случаях мы постарались использовать наиболее надежные и современные из известных нам данных. В книгу не включены  сведения о технике и методах химического синтеза; эта широкая,  самостоятельная область является предметом обсуждения во многих других  книгах. Выбор и характер изложения материала отражает отчасти наши собственные интересы, связанные с исследованиями в области  органической химии. Однако большая часть помещенных здесь сведений  применима почти ко всем разделам химии; кроме того, в книге имеется материал, представляющий специальный интерес для физико-химиков, неоргаников и биохимиков. Предметом обсуждения в книге являются свойства атомов и молекул, спектроскопия, фотохимия, хроматография, кинетика и термодинамика, различные вопросы техники эксперимента, некоторые сведения из математики и методы обработки численных  данных, а также множество трудно классифицируемых, но часто  необходимых сведений. Помимо этих основных данных, в книге можно найти важные указания, определения и другие вопросы, связанные с современным состоянием и «тонкостями» различных методик. Мы  попытались включить в нее как можно больше полезной информации того сорта, которую нередко записывают на листках бумаги, вывешиваемых на стене в лаборатории или рабочей комнате, либо собирают в  индивидуальных картотеках. Вот почему многие разделы книги имеют  характер кратких обзоров, освещающих лишь самую суть проблемы и  содержащих ссылки на соответствующую наиболее современную литературу. Мы надеемся, что «Спутник химика» в какой-то степени сыграет роль энциклопедического словаря практических химических сведений. Повсюду, где было возможно, мы старались применять  стандартную химическую номенклатуру (утвержденную Международным союзом  теоретической и прикладной химии, ШРАС), но в интересах  простоты и сохранения традиций там, где это было целесообразно, мы использовали общепринятые названия. В книге помещены  определения принятой недавно Международной системы единиц (СИ),  приведены значения различных единиц и указаны рекомендации к их  использованию. Правда, для указания давлений была выбрана единица «мм рт.- ст.», хотя сейчас все большее распространение получает  эквивалентная единица «торр». Однако другие рекомендации IUPAC были приняты во внимание. Согласно таким рекомендациям, например,  микрон (1 мк = 10-^ м) следует называть микрометром (мкм). Эта  единица применяется для указания длин волн в инфракрасной  спектроскопии. Другим примером является еще одна упраздненная единица длины — миллимикрон (ммк), использовавшаяся ранее для измерения длин волн в ультрафиолетовом и видимом спектральных диапазонах; в настоящее время принятой для этой цели эквивалентной единицей длины является нанометр (им).

Несмотря на то, что книга специально разделена на тематически обособленные главы и разделы, в ней повсюду встречаются  перекрестные отсылки. Например, в разделе «Свойства растворителей и  некоторых жидкостей» каждому растворителю присвоен порядковый номер, и когда в других разделах упоминается какой-либо растворитель, там всегда приводится его номер, что позволяет найти подробные сведения о его свойствах в соответствующей таблице.

Рассматривая многие таблицы, читатель обнаружит, что  некоторые места в них не заполнены; это объясняется тем, что либо авторам не удалось отыскать соответствующие данные в литературе, либо  некоторые данные не обладали достаточной (по мнению авторов)  надежностью. Мы надеемся, что наша книга сможет стать повседневным пособием в работе всех химиков и особенно молодых специалистов и студентов.