Molekular spektroskopiya: umumiy prinsipllar va tasnifi

AYLANISH Va AYLANISH SPEKTRA MOLEKULA

Kirish

Ushbu maqola o'rta maktab o'quvchilari uchun mo'ljallangan tsiklning keyingi havolasidir o'rtada maktablar, manfaatdor savollar binolar molekulalar va molekulyar strukturani o'rganishning zamonaviy usullari. Ilgari* biz spektroskopik usullarning umumiy tasnifini, shuningdek, ma'lumotlar asosida o'rganilayotgan molekulalarning tuzilishini baholashga imkon beradigan zarur shartlarni ko'rib chiqdik.

qabul qildi dan molekulyar spektrlar har xil tabiat. DA bu maqola berilgan aylanish spektroskopiyasining qisqacha tavsifi, uni qo'llash sohalari va imkoniyatlari.

1. Shartlar kuzatishlar aylanish spektrlar

Aylanma energiya davlatlar molekulalar bor kvantlangan [1,2,3,4,*], ya'ni ular J aylanma kvant soniga qarab faqat ma'lum diskret energiya qiymatlariga ega bo'lishi mumkin, ular faqat 0, 1, 2 musbat qiymatlarni qabul qilishi mumkin. .va hokazo.Pastroq energiya holatidan yuqori energiya holatiga oʻtish tashqi tomondan keladigan energiya hisobiga, masalan, elektromagnit nurlanish koʻrinishida sodir boʻlishi mumkin.

aylanish spektr egallashlar chiqadi da o'zaro ta'sir moddaning molekulalari bilan elektromagnit nurlanish, quyidagi ikkita shartga rioya qilgan holda:

1. 
   Vaziyat Bora  E = h  = hc  ^~ = hc/  ,
   

bu erda  E \ u003d E * - E ⁰ \u003d molekulaning hayajonlangan va asosiy holatlari o'rtasidagi energiya farqi, h \u003d 6,626  10 ^-34 J  s = doimiy taxta, Bilan = 3  10 ⁸ m  s ^-1 - tezlik Sveta ichida vakuum, a  ,  ^~ va  -  ^~ = 1/  va  = s/  munosabatlari bilan o'zaro bog'langan elektromagnit nurlanishning mos ravishda chastotasi, to'lqin soni va to'lqin uzunligi .

2. 
   Umumiy tanlov qoidasi , unga ko'ra elektromagnit nurlanish ta'sirida molekulaning energiya holatlari orasidagi o'tish molekulaning elektr dipol momentining o'zgarishi bilan birga bo'lishi kerak . Elektr dipol momenti  neytral molekulada elektr zaryadlarining taqsimlanishini tavsiflovchi vektor kattalikdir. Birinchi yaqinlashishda biz molekulaning aylanishi bog'lanish uzunliklarini va bog'lanishlar orasidagi burchaklarni o'zgartirmaydi deb taxmin qilishimiz mumkin. Bu qattiq rotator yaqinlashuvi deb ataladi va unchalik katta bo'lmagan aylanish energiyasi uchun u aslida juda yaxshi ushlab turadi. Shunday qilib, agar tinch holatda bo'lgan molekula dastlab dipol momentiga ega bo'lmasa , u aylanish paytida paydo bo'lmaydi, ya'ni bunday molekulada elektromagnit nurlanish paydo bo'lmaydi. o'tishlar orasida aylanish davlatlar, a anglatadi sof aylanish spektri shunday molekulalar kuzatilishi kerak emas bo'ladi . Agar dipol daqiqada molekula mavjud bo'lsa, u holda aylanish o'z yo'nalishini o'zgartiradi va shu bilan tanlov qoidasi tomonidan ilgari surilgan talab qondiriladi.
   

Aylanish spektrlarini kuzatishning yana bir juda muhim sharti - aylanishning erkin bo'lishi, ya'ni molekulalarning to'qnashuvlar orqali bir-biri bilan energiya almashmasligi talabi. Bunga faqat erishish mumkin ichida siyrak gazsimon holat. Bu yerdan ergashadi, faqat shu bular parchalanmasdan gazsimon holatga aylantirilishi mumkin bo'lgan moddalar aylanish spektroskopiyasi yordamida tekshirilishi mumkin .

Aylanma spektroskopiyani qo'llashni cheklaydigan yana bir holat mavjud uchun tadqiqot tuzilmalar molekulalar, a aynan favqulodda aylanish spektrlarining murakkabligi bilan molekulalar past simmetriya, a bunday molekulalar, afsuski ko'pchilik.

2.