Колебательные спектры

ВРАЩАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ

Молекулы газообразных веществ постоянно совершают свободное вращательное движение вокруг осей симметрии. Кинетическая энергия молекул будет определяться их моментом инерции

I = m r²

где m = = ´

m_А,m_В - массы атомов, а₁,а₂ - атомные веса

m₀ - масса атома кислорода = 1,66×10^-27 кг

Молекулы не могут вращаться с произвольными угловыми скоростями, излучать или поглощать энергию произвольной величины. Вращательное движение молекулы описывается волновым уравнением Шредингера

Н y = Е_врy

Решение этого уравнения дает значение энергии Е_вр как функцию вращательного квантового числа и момента инерции молекулы.

Е_вр = i(i+1),

где i = 0,1,2,3 - вращательное квантовое число

Изменение энергии при квантовом переходе с i₁ на i₂ = =1

DE = h²/8p²I ´[i₂(i₂ + 1) - i₁(i₁ + 1)] =

=h²/8p²I ´2(i + 1)

учитывая соотношение DЕ = hn и DЕ = hcw

получим w = DE/hc = h/4p²Ic ´(i+ 1) = B (i + 1)

В - вращательная постоянная

w₁ = B(i + 1)

w₂ = Bi

Dw = w₁ - w₂ = B

эту величину можно найти из спектра и использовать для вычисления момента инерции молекул

I = h/4p²Bc

Зная момент инерции можно определить длину связи между атомами в двухатомной молекуле

r =

Колебательный спектр многоатомной молекулы значительно сложен. Колебания многоатомных молекул можно разделить на валентные и деформационные. При валентных колебаниях изменяются межъядерные расстояния, а при деформационных угол между направлением химических связей.

Сопоставление колебательных спектров многих органических соединений, в состав которых входят одинаковые функциональные группировки (СН₃,СН₂,ОН,NH₂ и т.д.) показало, что в этих спектрах всегда присутствуют одни и те же мало отличающиеся друг от друга частоты. Было установлено, что некоторые частоты можно отнести к колебаниям ядер атомов в определенных атомных группировках. Такие частоты называются характеристическими. Обнаружение в спектре какого-либо соединения характеристических частот позволяет определить наличие в нем определенных функциональных групп. Это лежит в основе функционального молекулярного спектрального анализа органических соединений. Инфракрасный спектр является тонкой характеристикой вещества и служит критерием для установления идентичности соединений, дает информацию о наличии или отсутствии тех или иных групп атомов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Краткий курс физической химии. Под ред. С. Н. Кондратьева. – М.: Высш. школа, 1978. 312 с.

2. А.Г. Стромберг, Д. П. Семченко. Физическая химия. - М.: Высш. школа, 1973. 480 с.

3.Физическая химия. Под ред. К.С. Краснова. – М.: Высш. школа, 1982. 687 с.

4. Я. И. Герасимов и др. Курс физической химии. т.1. – М.: Химия, 1969. 592 с.

5.Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. К.П.Мищенко. – Л.: Химия, 1983. 232 с.

6. И.В. Кудряшов Г.С. Каретников. Сборник примеров и задач по физической химии. – М.: Высш. школа, 1991. 527 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Дата добавления: 2014-01-07