Инфракрасная спектроскопия Инфракра́сная спектроскопи́я
жүктеу/скачать 5,17 Mb.
|
251370.pptx
| F = - K (r - r0)
Потенциальная энергия двухатомной молекулы U описывается параболой: ИК – спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния Колебаниям двухатомной молекулы соответствует дискретный набор состояний и соответствующих им энергетических уровней. Для решения задачи о происхождении колебательного спектра двухатомной молекулы необходимо знать зависимость ее потенциальной энергии от межъядерного расстояния. где К — силовая постоянная, или константа упругости связи. Этой функции отвечает набор эквидистантных (равноотстоящих) колебательных уровней: где Ev — энергия колебательного уровня; v0 — частота колебания гармонического осциллятора; v = 0, 1, 2,... — колебательное квантовое число. Для гармонического осциллятора разрешены лишь переходы между соседними колебательными уровнями: Δν = ±1. Поэтому его спектр состоит всего из одной полосы с частотой v0, которая зависит от силовой постоянной связи К и приведенной массы μ: Силовая постоянная является важнейшей характеристикой химической связи. В табл. приведены значения силовых постоянных и энергии диссоциации некоторых двухатомных молекул. Из таблицы видно, что с увеличением энергии химической связи ее силовая постоянная возрастает. В многоатомной молекуле все ядра совершают сложные колебательные движения. Потенциальную энергию такой молекулы приближенно можно представить в виде суммы потенциальных энергий связей и валентных углов и в гармоническом приближении описать набором силовых постоянных, характеризующих жесткость связей, валентных углов и учитывающих их взаимодействие. Например, нелинейную трехатомную молекулу ABC (рис.) можно описать набором из шести силовых постоянных: связей 1 и 2, валентного угла α (или деформационной силовой постоянной), взаимодействия связей 1 и 2, взаимодействия связей 1 и 2 с валентным углом α. Это позволяет сложное колебательное движение многоатомной молекулы представить в виде суперпозиции так называемых нормальных колебаний, при которых все ядра молекулы колеблются с одинаковой частотой и фазой, а ее центр масс остается неизменным. Число нормальных колебаний соответствует числу колебательных степеней свободы в молекуле. У N - атомной нелинейной молекулы имеется (3N-6) колебательных степеней свободы, а у линейной — (3N-5). Энергия каждого нормального колебания квантована и выражается формулой, отвечающей энергии гармонического осциллятора, а полная колебательная энергия многоатомной молекулы равна сумме энергий ее нормальных колебаний: Рассматривая колебания молекул, мы ограничились гармоническим приближением. Реальные колебания в большей или меньшей степени ангармоничны, т. е. не отвечают уравнению. Вследствие ангармоничности в колебательном спектре двухатомной молекулы помимо полосы с частотой v0, называемой основной, или фундаментальной, появляются полосы обертонов: ~ 2v0 (первый обертон), ~ 3v0 (второй обертон) и т. д., а в спектре многоатомной молекулы в месте с полосами нормальных колебаний v0l и их обертонов (~ 2v0l, ~ 3v0l и т. д.) присутствуют полосы составных частот (v0l ± v0J). Если частота, соответствующая колебанию определенной связи, мало меняется при переходе от одной молекулы, содержащей эту связь, к другой, то такую частоту называют характеристической. Наличие в колебательном спектре характеристических частот (полос) однозначно указывает на присутствие в молекуле вещества соответствующих им связей. Концепция характеристических частот широко используется для проведения структурно-группового анализа веществ по их колебательным спектрам. Для подобного рода анализа неорганических и органических веществ существуют специальные корреляционные таблицы. жүктеу/скачать 5,17 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|