Учебное пособие для студентов 1 го курса фен
жүктеу/скачать 6,53 Mb. Pdf көрінісі
|
httpslib.nsu.ruxmluibitstreamhandlensu584Задачник Физическая20химия.pdfsequence=4&isAllowed=y
- Бұл бет үшін навигация:
- 4.3.1. Электронная спектроскопия
- Вопросы
|
Пример 4-1 : Рассчитать энергию кванта ЭМИ, поглощаемого молекулой Н 2 при переходе из основного состояния в первое возбуждѐнное: 1) электронное; 2) колебательное ; 3) вращательное. Решение: 1) Электронное возбуждение молекулы Н 2 означает, что происходит переход электрона ( σ → σ* ) с σ - МО на σ* - МО, т. е. происходит разрушение химической связи ( D (H 2 ) = 432 кДж/моль, или 4,48 эВ). Таким образом, для электронного возбуждения молекулы Н 2 требуется квант с энергией 4,48 эВ. 2) Для перехода Н 2 в первое возбуждѐнное колебательное состояние необходим квант ∆Е 0-1 = Е 1 Е 0 = 3/2 ∙hν 1/2 ∙hν = hν . Из справочных данных ω (Н 2 ) = 439655 м – 1 – волновое число собственных колебаний молекулы Н 2 . ∆Е 0-1 = h ∙ω∙ c. ∆Е 0-1 (H 2 ) = 6,626∙10 – 34 ∙439655∙3∙10 8 = 8,74∙10 – 20 Дж, или 0,55 эВ. 3) Для перехода Н 2 в первое возбуждѐнное вращательное состояние ∆Е 0-1 (H 2 ) = h 2 / ( 8 π 2 I (H 2 ))∙2. Из справочных данных I (H 2 ) = 55 0,46∙10 – 47 кг∙м.Тогда ∆Е 0-1 (H 2 ) = (6,626) 2 ∙10 – 68 /(8(3,14) 2 ∙0,46∙10 – 47 )·2 = 2,4∙10 – 21 Дж, или 1,5∙10 – 2 эВ. Вывод, который следует из решения задачи: ∆Е электр. (4,48 эВ) > ∆ E колеб. (0,55 эВ) > ∆ E вращ. (0,015 эВ). 4.3.1. Электронная спектроскопия Электронная спектроскопия используется как для изучения веществ, состоящих из атомов , так и веществ, состоящих из молекул различного состава. Рассмотрим вопрос о спектрах поглощения (испускания) атомов на примере атомарного водорода. При поглощении атомом Н кванта света ∆Е = hν происходит возбуждение атома Н: переход электрона из состояния n = 1 (основное состояние) в состояние с n = 2 (первое возбуждѐнное состояние). Энергия состояния электрона для одноэлектронных систем рассчитывается по формуле Е = 13,6∙ Z 2 /n 2 эВ. А энергия возбуждения атома H: ∆Е i- j = 13,6(1/ n i 2 1/ n j 2 ). Для перехода n = 1 → n = 2 ∆Е 1-2 = 10,2 эВ. n = 1 → n = 3 ∆Е 1-3 = 12,1 эВ и т.д. Из соотношения ∆Е i-j = hν (1) можно вычислить частоту ν ( λ, ω ) поглощаемого кванта. Очевидно, что спектр поглощения (испускания) атомарного водорода является дискретным и характеризуется набором ν ( λ, ω ), определяемых соотношением (1) . Получается спектр в виде серии линий, соответствующих различным длинам волн ( λ ) поглощаемого (испускаемого) излучения. Для атомов всех элементов характерны именно линейчатые спектры. E, эВ 3,4 13,6 n = 2 n = 1 E 1-2 56 Спектр поглощения молекул получается более сложным. Для молекул при возбуждении внешних электронов одновременно может возникнуть много возбуждѐнных колебательных состояний, каждому из которых может соответствовать много вращательных состояний, т. к. ∆Е электр. > ∆ E колеб. > ∆ E вращ. Поэтому вместо одной линии в спектре поглощения молекул каждому электронному переходу соответствует множество линий, отвечающих многочисленным вариантам сопутствующих переходов между колебательными и вращательными состояниями молекул. В результате электронный спектр поглощения молекул представляет собой набор полос . Положение максимумов полос поглощения для разных веществ различно и определяется строением вещества. Вопросы Как связаны частота, длина волны и волновое число фотона? Какой частоте, длине волны и волновому числу соответствуют характерные электронные переходы в атомах и молекулах? Почему электронную спектроскопию часто называют УФ - спектроскопией? жүктеу/скачать 6,53 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|