Энергетические уровни молекул вращательные

Вращательное квантовое число / молекулы в известной степени соответствует орбитальному квантовому числу I электрона в атоме. При наложении внешнего магнитного поля энергетический уровень молекулы расщепляется на 2/ -f 1 подуровней. Магнитное квантовое число молекулы имеет значения /, /—1,. ... .., 1, О, —1,. .., —У. В отсутствие магнитного поля расщепления нет, но уровни являются вырожденными соответственно 3, 5, 7,. .. раз. Магнитное квантовое число определяет таким образом статистический вес данного вращательного уровня. Для двухатомных молекул, образованных из одинаковых атомов, это усложняется. [c.99]

Можно наблюдать вращательно-колебательно-электронные спектры поглощения и излучения. При пропускании света в ультрафиолетовом участке спектра через вещество в газообразном состоянии происходит переход молекул с более низкого вращательно-колебательно-электронного уровня на более высокий вращательно-колебательно-электронный энергетический уровень. При нормальных температурах молекулы находятся на нулевом колебательно-электронном уровне. Переходы молекул при поглощении квантов света будут происходить с различных вращательных подуровней нулевого колебательно-электронного [c.13]

В уравнениях (IV. П) и (IV. 12) второй член зависит только от вращательного квантового числа /. Первый член зависит от квадрата кван тового числа к, определяющего проекцию момента количества движения на главную ось симметрии, проходящую через центр тяжести молекулы. Каждый энергетический уровень 2(2 + 1) раз вырожден, за исключением нулевого уровня, где й = О и вырождение 2/ + 1. При поглощении квантов электромагнитного излучения во вращательном спектре наблюдают переходы молекул Д/ = + 1, Дй = 0. [c.29]

При изменении энергии колебательного движения молекул изменяется также и энергия их вращательного движения. Примем, что энергия вращательного движения молекул остается неизменной. Тогда прн поглощении энергии молекула переходит с колебательного квантового уровня, характеризуемого квантовым числом и, на более высокий энергетический уровень с квантовым числом v, причем поглощается энергия [c.69]

С квантово-механических позиций избирательное отношение веществ к излучению связано с различием уровней энергии и атомов и молекул. В атомах энергия излучения поглощается только электронами. В зависимости от значения кванта энергии /IV электрон, поглотивший этот квант, переходит на более высокий энергетический уровень или отрывается от ядра. В молекулах происходит возбуждение электронных, колебательных и вращательных уровней либо ионизация и диссоциация, т. е. отрыв электрона от молекулы и распад молекулы на атомы. [c.154]

В 134 исследовались вращательные состояния молекул, суммарный спин электронов которых равен нулю. Перейдем теперь к исследованию вопроса об энергетических состояниях молекул с отличным от нуля спином электронов. В нулевом приближении, при полном пренебрежении взаимодействием суммарного спина электронов с моментами других движений в молекуле, энергия молекулы ие зависит от направления спина, и каждый ее энергетический уровень имеет дополнительное (25 - -1)-кратное вырождение. Вследствие взаимодействия спина электронов с другими моментами это вырождение снимается. [c.657]

В ультрафиолетовой и видимой области спектра поглощение излучения связано с возбуждением электронов (электронные переходы). При обычной температуре электроны в органической молекуле находятся преимущественно в низших энергетических состояниях. Эти состояния называют основными. Для перехода на энергетически более высокий, незанятый уровень электрону необходим некоторый вполне определенный запас энергии, которую он забирает у поглощаемого электромагнитного излучения. При каждом определенном переходе электрона поглощается энергия строго определенной частоты, соответствующей этой энергии (первое возбужденное состояние). Если энергия излучения еще больше, электронный переход может произойти на гораздо более высокий энергетический уровень (на более дальнюю электронную оболочку). Этот процесс электронных переходов может происходить до тех пор, пока электрон не приобретет в итоге потенциала ионизации и вообще не покинет области притяжения к ядру атома. В спектре каждому уровню возбуждения электрона соответствует определенная линия поглощения, которая наблюдается также и в атомных спектрах. В молекулярных спектрах отдельные линии, соответствующие одновременным изменениям в колебательном и вращательном движении в молекуле, объединяются в полосы поглощения. [c.95]

В этом параграфе, а также в четвертом разделе рассматриваются наиболее важные моменты теории спектров комбинационного рассеяния молекул, так как общая теория изложена достаточно подробно в курсах физики и строения молекул. Основная часть рассеянного молекулами излучения сохраняет частоту падающего излучения и называется релеевским рассеянием. В то же время энергия падающего монохроматического излучения частично изменяется при рассеянии на молекулах, т. е. наблюдается н е -упругое рассеяние, что обусловлено изменением энергетического состояния рассеивающей молекулы. Если молекула переходит под воздействием излучения на более высокий энергетический уровень, то частота рассеянного излучения уменьшается. Эти переходы называются стоксовыми (рис. VI.I). И наоборот, частота рассеянного излучения увеличивается, если молекула переходит в более низкое энергетическое состояние. Такие переходы называются антистоксовыми. Поскольку вращательные уровни расположены на небольших (в шкале энергий) расстояниях, то вероятности переходов в верхние и нижние состояния практически [c.113]

Для молекулы, находящейся на высоком колебательном уровне в возбужденном электронном состоянии, есть две возможности или вернуться на более низкий энергетический уровень за счет излучения света, или же перейти в состояние, где уровни ее энергии окажутся в континууме и вследствие этого избыток энергии пойдет на разрыв химической связи, т. е. произойдет диссоциация. Таким образом, если переход от дискретной системы уровней к сплошной разрешен соответствующими правилами отбора, то начало предиссоциации должно выразиться не только в том, что исчезнет вращательная структура полос, но и в том, что произойдет уменьшение интенсивности флюоресценции. Последнее можно использовать для фиксирования предиссоциации. Во многих случаях этот метод установления предиссоциации оказывается более удобным, чем обнаружение уширения вращательных линий в полосе. Например, при облучении ЫНз светом, длина волны которого соответствует области предиссоциации, полностью исчезает флюоресценция аммиака и распад аммиака уже не зависит от давления. Эти факты совершенно однозначно указывают на то, что диссоциация аммиака происходит непосредственно после поглощения света, а не в результате дополнительного влияния столкновения молекул друг с другом. [c.64]

Фотоны, поглощенные в пределах полосы поглощения, вызывают переход электрона с основного уровня молекулы иода на более высокий энергетический уровень. Изменение колебательной энергии молекулы, связанное с электронным переходом, приводит к образованию серии узких полос, а изменение вращательной энергии порождает тонкую структуру этих полос. Свет, поглощенный при длинах волн, меньших 499 нм, вызывает диссоциацию молекулы иода на нормальный и возбужденный атомы иода. [c.9]

Возбужденная молекула обладает набором дискретных квантованных энергетических состояний, описываемых законами квантовой механики. Эти состояния называются энергетическими уровнями молекулы. Главные энергетические уровни определяются возможным пространственным распределением электронов и называются электронными энергетическими уровнями на них накладываются колебательные уровни, которые указывают на различные типы колебаний молекулы [например, растягивание и изменение углов различных ковалентных связей]. Имеются и еще более близко расположенные уровни, называемые вращательными, но они не очень важны в абсорбционной спектроскопии и не будут обсуждаться. Все эти энергетические уровни обычно описываются схемой энергетических уровней (рис. 14-2). Самый низкий электронный уровень называется основным состоянием, а все другие — возбужденными. [c.384]

Рассмотрим переходы молекулы только с нулевого на первый колебательный квантовый уровень. Колебательное движение на этих уровнях без большой ошибки можно считать гармоничным. Изменение энергии вращательно-колебательного движения равно разности энергии вращательно-колебательного движения на более высоком и на более низком энергетических уровнях. С другой стороны, эта энергия равна энергии поглощенного кванта света [c.10]

Фотопроцессы в молекулах. Электронное возбуждение молекулы сопряжено с переходом электрона из основного состояния в возбужденное с соответствующим увеличением энергии. Изобразим электронные энергетические уровни некоторой гипотетической молекулы (диаграмма Яблонского) (рис. 11.53). На каждый электронный уровень или энергетическое состояние накладываются колебательные подуровни, которые соответствуют колебательным состояниям каждой конкретной электронной конфигурации. Имеются, естественно, и вращательные подуровни, но их вклад в полную энергию по сравнению с колебательными существенно меньше. Возбужденные состояния — короткоживущие, поскольку они теряют свою электронную энергию. Даже в том случае, когда нет никаких конкурирующих процессов, возбужденные молекулы переходят в основное состояние, часто испуская свет. Конкурирующие физические процессы могут приводить к образованию нового возбужденного состояния, при этом общая потеря электронной энергии несколько задерживается. В конечном счете все же происходит быстрый переход всех возбужденных состояний в основное состояние системы. [c.298]

Для аналитических целей в УФ-, видимой и ИК-областях спектра обычно используют электронные, колебательно-вращательные и вращательные спектры поглощения. Электронные спектры появляются вследствие возбуждения молекулы и перехода ее на энергетически более высокий по сравнению с исходным состоянием уровень. Так как различия в энергиях этих уровней относительно велики, то поглощение наблюдается при значениях длин волн, соответствующих УФ- и видимой областям спектра. При поглощении в УФ- и видимой областях спектра происходят одновременно изменения электронной, колебательной и вращательной энергий. В ближней ИК-области проявляются изменения в колебательной и вращательной энергиях молекул. На поглощение энергии дальнего ИК-излучения влияет в основном только вращательная энергия, независимо от колебательного и электр.он-ного состояния молекулы. Более подробно теория данного вопроса изложена в ряде превосходных монографий, в частности 13Е 41, 73]. [c.345]

Допустим далее, что трансляционное и вращательное движение возбужденной молекулы может быть отделено от внутримолекулярного движения. Число энергетических уровней, соответствующих внутреннему возбуждению молекулы, превышающих уровень (т. е. больших, чем средняя высота энергетического барьера, препятствующего переориентации молекулы) и связанных с вращением молекулы как целого, обозначим через Он- При экспоненциальном законе убывания функции аЦ) время релаксации должно определяться формулой [c.54]

И вращательную энергию. Другими словами, оба явления существуют одновременно, т. е. можно получить вращение без колебательного возбуждения, но не наоборот. Если принять, что момент инерции молекулы при колебании остается постоянным, то вращательную и колебательную части спектра можно сложить, так что для каждого колебательного энергетического уровня существует ряд вращательных уровней (рис. 6.15). Рассмотрим переход с колебательного уровня с квантовым числом о на колебательный уровень с квантовым числом и (у — и-переход) волновое число полученной линии будет [c.210]

Возникновение окраски (поглощения в видимой области спектра) объясняется следующим образом. Лучи света, попадая на молекулу вещества, возбуждают электроны, которые переходят на более высокие энергетические уровни. На это затрачивается определенная энергия, в процессе возбуждения участвуют лучи света, обладающие определенными квантами энергии, определенной длины волны. Обратный переход электронов на нормальный уровень происходит ступенчато, и при этом выделяется тепловая энергия, расходуется энергия на изменение колебательной и вращательной энергии молекул. Поэтому проходящий свет оказывается уже небелым, а окрашенным в дополнительный к поглощенному свету цвет. [c.217]

Молекулярные термы и спектры. Спектр молекулярных газов состоит из последовательности отдельных полос. Прп помощи спектральных приборов большой разрешающей силы можно обнаружить, что каждая полоса, в свою очередь, представляет собой совокупность закономерно расположенных отдельных линий. Сложность молекулярных спектров обусловлена тем, что энергетический уровень молекулы зависит от энергетических уровней входящих в её состав электронов, от энергии колебательного движения атомных ядер и от энергии их вращательного движения. Спектральный терм молекулы в каком-либо данном состоянии Гмил составляет сумму электронного терма Гэл, колебательного терма Гкол и вращательного терма Тщ, [c.372]

Для рассмотрения механизма флуоресценции вернемся опять к рис. 1. Электрон, находящийся на высшем колебательном уровне возбужденного состояния молекулы, быстро возвращается на низший колебательный уровень того же возбужденного состояния. Этот процесс не сопровождается излучением избыточной энергии. Избыточная энергия может передаваться другим молекулам, что приводит к изменению их колебательной или вращательной энергетической структуры. При возвращении электрона на основной энергетический уровень молекула испускает свет (флуоресцирует). Длина волны этого излучения больше длины волны поглощенного света, так как молекула, находясь на верхнем энергетическом уровне, потеряла часть колебательной энергии. Иногда некоторые возбужденные молекулы могут перейти без излучения света из низшего синглетпого состояния на колебательный уровень триплетного (метастабильного) состояния. Переход электрона из возбужденного триплетного состояния в основное синглетное состояние запрещен . Это значит, что вероятность такого перехода мала, этот переход произойдет по истечении продолжительного времени, определяемого величи-лой этой вероятности. Таким образом, флуоресценция возникает благодаря переходам электронов с синглетпого уровня возбужденного электронного состояния па синглетный уровень основного состояния практически без задержки во времени, тогда как фосфоресценция обусловлена переходами электрона с триплетного в синглетное состояние, причем продолжительность жизни молекулы в метастабильном состоянии > 10" сек. [c.125]

Рис. 2. Схема энергетических уровней молекулы. Вертикальными стрелками показаны переходы с электрон-но-колебательяо-вращательного уровня основного состояния на электронно-колебательно-вращательный уровень возбужденного состояния

Эти методы определяются способностью электронов валентной оболочки молекул поглощать кванты света, соответствующие ультрафиолетовой и видимой части электромагнитного спектра и переходить при этом в возбужденное состояние. Один из электронов, занимающий определенный энергетический уровень (молекулярную орбиталь) молекулы переходит на уровень более высокий. При этом молекула из основного (низшего) энергетического состояния о переходит в одно из возможных возбужденных энергетических состояний ( 1, 2 и т. д.). На рис. 4.3 приведена упрощенная схема возбуждения (а) и дезактиващш возбужденной молекулы (б), в которой не учтены колебательные и вращательные энергетические состояния молекулы. Поглотив квант света, молекула получает порщоо энергии (АЕ, = Ау, АЕ2 = ЛУг и т. д.). Ее валентная оболочка оказьшается поляризованной и неустойчивой, поэтому время жизни возбужденной молекулы невелико и составляет с или меньше. [c.106]

ЭСП представляет из себя электронно-колебательно-вращательный спектр, поскольку, наряду с электронным, всегда возбуждаются колебательные и вращательные состояния молекулы. Они отражаются в спектре, ибо ( ,р < < м) энергия вращательного и колебательного перехода меньше эл. Поэтому в газовой фазе (в отсутствие каких-либо сильных межмолекулярных взаимодействий) в ЭСП просматривается четкая колебательновращательная структура (линейчатый спектр). В присутствии растворителя (в жидкой фазе) наблюдается эффект размывания тонкой колебательной структуры молекулы в ЭСП (полосатый спектр). Наличие колебаний и воздействия окружающей среды <фазмывает энергетические уровни, в результате чего энергетический уровень превращается в энергетический интервал. [c.111]

Действие электромагнитного излучения" на молекулу в области поглощения ее спектра вызывает переход электрона с одной орбитали на другую орбиталь, имеющую более высокий энергетический уровень. Таким образом молекула переходит из основного состояния в электроновозбужденное. Электромагнитное излучение может также вызывать повышение колебательной энергии молекулы (колебательный переход) и вращательной энергии (вращательный переход) групп атомов, имеющихся в молекуле. [c.440]

Когда молекула поглощает излучение с относительно больщим волновым числом (т. е. в видимой и ультрафиолетовой областях, см. табл. 6.4), то изменение энергии достаточно велико для возбуждения электронов с низкоэнергетических молекулярных орбиталей на молекулярные орбитали с более высокой энергией. Этот процесс сопровождается одновременным изменением вращательной и колебательной энергий молекулы, так что каждый электронный энергетический уровень связан как с вращательными, так и с колебательными уровнями (ср. с рис. 6.15). [c.214]

ВОДИТ К возникновению около электронных уровней молекулы колебательных и вращательных подуровней (рис. 5.1,6). Каждый электрон в молекуле, как и в атоме, занимает самый нижний энергетический уровень, при этом молекула находится в основном состоянии. Приобретая энергию, электрон переходит на более высокий энергетический уровень — другими словами, переходит в возбужденное состояние. Поскольку в молекулах каяедое основное и возбужденное электронное состояние разбивается на ряд энергетических подуровней, спектры молекул являются, как правило, полосатыми. Из-за отсутствия колебательных подуровней спектры атомов довольно простые, линейчатые. [c.143]

Каждый из компонентов общей энергии может иметь только определенную величину, называемую энергетическим уровнем. Молекула, у которой электронная, колебательная и вращательная энергии имеют их наименьшее значение, находится в так называемом основном состоянии. В этом состоянии молекула может поглощать энергию, однако лишь в определенных количествах. Если молекула подверглась воздействию фотонов, чья энергия соответствует разности энергии между основным и возбужденным состояниями молекулы, то происходит поглощение молекулой энергии и вследствие этого молекула пе реходит на более высокий энергетический уровень. [c.181]

Что же за информацию несут все эти разрешенные и запрещенные полосы Много ее или мало Повторим пройденное. Давайте назовем энергетический уровень абсолютно спокойной молекулы нулевым. Тогда в составе полосы, очевидно, должны нар тись линии, соответствующие поглощению квантов, которые забрасывают электрон как на нулевой, колебательно не возмущенный подуровень разрыхляющей орбитали, так и иа первый, слегка возмущенный, на второй, третий... Короче, на все подуровни, какие только там, наверху, найдутся. Но молекула с невозбужденными электронами также может находиться на первом, втором, десятом колебательно и вращательно возбужденных 1юдуровнях. А с каждого из них также можно вознестись на нулевой, первый, второй и все остальные подуровни электронно-возбужденного состояния. [c.106]

При использовании электронных спектров неизбежно встанет вопрос об их изучении, так как для многих радикалов наблюдаются возмущения их электронного состояния (аномалии в электронно-колебательно-вращательной структуре). Так в спектре радикала Сг, система полос Свана, (видимая область спектра) были обнаружены аномалии во вращательной структуре спектра, заключающиеся в отсутствии излучения с вращательных уровней с квантовыми числами К = 46 и 50. Это говорит о том, что уровени К"= 46 и 50 является метастабильными, т.е. время жизни этих уровней в тысячи раз больше, чем других уровней (если, конечно, не происходит передача энергии с данного конкретного энергетического уровня другим энергетическим уровням других молекул - в данном случае это обстоятельство маловероятно). Был обнаружен также эффект лазерной накачки уровня N =39. [c.100]

На рис. 1.2 представлена схема энергетических уровней двухатомной молекулы. Ео и Е — электрон-И1ле энергетические уровни, соответствующие основному и первому позбужденному электронному состоянию. Каждый электронный уровень имеет набор колебательных V) и вращательных (/) уровней. [c.11]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология