Учебное пособие для студентов 1 го курса фен



Pdf көрінісі
бет23/66
Дата06.11.2023
өлшемі6,53 Mb.
#190004
түріУчебное пособие
1   ...   19   20   21   22   23   24   25   26   ...   66
Байланысты:
httpslib.nsu.ruxmluibitstreamhandlensu584Задачник Физическая20химия.pdfsequence=4&isAllowed=y

 
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



Е
0
= 3/2
∙hν
 

 
1/2
∙hν
=

.
Из справочных данных 
ω

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


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 

= 1 → 

= 2
∆Е
1-2
= 10,2 эВ.

= 1 → 
n
= 3
∆Е
1-3
 
= 12,1 эВ и т.д.
Из соотношения
∆Е
i-j
 = 

(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? 


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   19   20   21   22   23   24   25   26   ...   66




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет