Энергетические уровни молекул кинетические

На рис. 17.8 представлено изменение энергии в ходе экзотермической реакции. Уровень / соответствует средней энергии исходных веществ ( ср). Уровень // — средней энергии продуктов реакции ( ср). Обычно средняя энергия молекул исходных веществ и продуктов реакции, поддерживаемая их соударениями, значительно ниже энергии активации прямой (Еа ) и обратной (Е ) реакций, т. е. Еср<Е" и ср< а . Из всех молекул только небольшая доля имеет энергию, большую энергии активации. По этой причине лишь небольшая доля молекул способна к реакции. Обладая большой кинетической энергией, эти молекулы сталкиваются, преодолевают энергетический барьер, взаимодействуют и дают продукты реакции. Выделяющаяся при этом энергия передается другим молекулам, повышая их энергию до энергии активации и т, д. Дополнительная энергия молекулами может быть получена и извне, например за счет нагрева или поглощения энергии излучения. Таким образом, в ходе реакции энергия системы сначала возрастает до уровня энергетического барьера, отвечающего точке К, а затем уменьшается до уровня //, [c.284]

Процесс предиссоциации легче всего можно себе представить, рассматривая потенциальные кривые (рис. П,.6) и пользуясь при этом принципом Франка — Кондона. Кривая I в обоих случаях соответствует нормальному состоянию. В результате электронного возбуждения молекула переходит в новое энергетическое состояние, которому соответствует кривая 2. Еще большему запасу энергии соответствует кривая 3. Пока верхний колебательный уровень лежит ниже уровня О, молекула вполне устойчива, и этим переходам соответствуют полосы нормального строения. Начиная с уровня О и выше, в спектре появляются диффузные полосы. Появление их легко понять, если рассмотреть поведение молекулы, энергия колебания которой соответствует точкам, расположенным выше уровня О. Пусть при возбуждении молекула попадает на уровень Е. Колебания ядер молекулы и изменения потенциальной энергии молекулы можно сравнить с движением тяжелого шарика. Шарик, поднятый в точку на кривой 2 и предоставленный самому себе, будет двигаться со все возрастающей скоростью и, пройдя низшую точку потенциальной кривой с максимальной кинетической энергией, поднимется до точки , лежащей на том же уровне, что и точка . При обратном движении, когда шарик попадет в точку С, у него будут две возможности или катиться вниз по прежней кривой, или перейти на кривую 3, не изменив своей кинетической энергии (в соответствии с принципом Франка— Кондона). Если шарик перейдет на кривую 3, то, катясь по ней, он поднимется выше уровня О, поэтому, двигаясь обратно по этой же кривой. [c.68]

Длина волны электрона к должна укладываться целое число раз по длине стержня /. Такие представления получили название теории частицы в одномерном ящике . Эта модель рассматривает только изменение кинетической энергии электронов. Каждой длине волны соответствует состояние, характеризующееся определенной энергией. Если молекула поглощает свет, электрон переходит из состояния с низшей энергией на более высокий энергетический уровень, разность энергий в этом переходе выражается соотношением [c.37]

Следовательно, чтобы заставить молекулу вступить в реакцию, ее нужно поднять на более высокий энергетический уровень, характерный для данного вещества, или, как принято выражаться, чтобы данное вещество оказалось способным вступить в реакцию, онэ должно преодолеть определенный энергетический барьер. Итак, активные молекулы с точки зрения кинетической теории — это быстрые молекулы, обладающие повышенной энергией движения. Однако активация не сводится только к повышению скорости движения. Активными молекулами могут быть возбужденные молекулы с электронами, перескочившими на более удаленную орбиту, и, наконец, химически измененные молекулы, примером чего может служить расщепление их на атомы. Все это в зависимости от природы вещества может быть вызвано температурной активацией, которая наряду с увеличением числа быстро двигающихся молекул может вызывать деформацию их, понижение молекулярной устойчивости и т. п. [c.93]

При рекомбинации молекулярного иона с электроном получается энергия, равная сумме работы ионизации и кинетической энергии электрона до соударения. Вероятность излучения этой энергии весьма мала, что подтверждается экспериментально (для молекул неизвестны спектры рекомбинации). Поэтому эта энергия может перевести полученную нейтральную молекулу в электронно-возбужденную. Это происходит, если молекула имеет соответствующее электронное состояние, энергетический уровень которого при расстоянии ядер, равном равновесному расстоянию ядер в исходном ионе, отличается от основного состояния нейтральной молекулы (при том же межд ядерном расстоянии) на энергию, близкую вышеупомянутой ]. Поскольку работа ионизации — величина постоянная, образование возбужденной молекулы зависит от кинетической энергии электрона, участвующего в рекомбинации молекулярного иона. При соответствующем расстоянии между ядрами переход в возбужденное состояние может привести к диссоциации. Полная энергия рекомбинации (работа ионизации плюс кинетическая энергия электрона) может быть передана при тройном соударении другой молекуле. [c.33]

Рассмотрим ход реакции на рис. 2.2. Исходной точкой служит уровень потенциальной энергии молекулы метана и атома хлора. Эти частицы движутся и, следовательно, кроме потенциальной энергии, обладают еще кинетической. Точное значение кинетической энергии различно для каждой пары частиц, поскольку одни движутся быстрее других. Они сталкиваются, и кинетическая энергия превращается в потенциальную. Повышение потенциальной энергии приводит к тому, что начинается реакция и энергия системы возрастает. Если произошло превращение достаточного количества кинетической энергии, то достигается вершина энергетического барьера, т. е. максимум потенциальной энергии, а затем она начинает уменьшаться. [c.53]

В соответствии с правилами квантования ядра атомов водорода (как и других элементов со спиновым числом Va). помещенные в однородное магнитное поле Но, могут занимать только два энергетических уровня а(/ -fVa) и Р(/=—7г) (рис. 87). Поскольку кинетическая энергия молекул на несколько порядков больше энергии A , необходимой для перехода ядра с энергетически более выгодного уровня а на уровень р, то занятыми оказываются оба уровня. Различие в заселенности уровней определяется статистикой Больцмана и, например, для ядер водорода Н она составляет около 10 от всех ядер. [c.246]

Предположим теперь, что существует возбужденное состояние 3, возникающее из состояния 3 при поглощении фотона с энергией Ну, при этом оказывается возможным переход из 3 в 4. Это расширяет кинетическую диаграмму вследствие включения циклов бис, как показано на рис. 5.4, б. Предположим далее, что уровень энергии Оз выше 0 , как показано на рис. 5.4,0. Действительно, согласно схеме энергетических уровней, Оз — Оз = МьНу (рассматривается поглощение энергии на один поглощенный Эйнштейн 2). При облучении ансамбля непрерывным излучением с частотой V и достаточной интенсивностью цикл с будет действовать в положительном направлении. Таким образом, при каждом прохождении цикла с молекула Ь будет переноситься из раствора А в раствор В против градиента ее химического потенциала за счет части энергии фотона Ну. Использование энергии фотона в цикле Ь не сопровождается транспортом и поэтому является бесполезным. Циклические потоки /ь и /с положительны, а 1а отрицателен. Так как энергия света расходуется со скоростью Моку(1ь- -1с), то эффективность преобразования энергии света в свободную энергию равна [c.83]

Все молекулы обладают энергией кинетической энергией трансляционных движений, вибраций и вращений и потенциальной энергией, запасенной в электронных оболочках. Благодаря молекулярным столкновениям эта энергия случайным образом распределяется по разным атомам. так что, хотя уровень энергии большинства атомов близок к среднему, небольшая часть атомов будет обладать значительной энергией. Благоприятные конформации, или состояния молекул, соответствуют минимуму свободной энергии (см. разд. 2.4.1), но при сильных столкновениях возникают высокие состояния энергии. Зная температуру, можно рассчитать вероятность того, что атом или молекула окажутся в этом энергетическом состоянии (см. табл. 3-3). Вероятность высокого энергетического состояния становится меньше вероятности низкого энергетического состояния по мере того, как увеличивается разность их свободных энергий. Она. однако, обращается в нуль лишь тогда, когда эта разность значений энергий становится бесконечной. [c.122]

Механизм действия ферментов связан со снижением энергии активации, необходимой для прохождения химической реакции. Для взаимодействия двух веществ, осуществления между ними химической реакции требуется сближение молекул этих веществ. Чем больше столкновений между молекулами в единицу времени, тем быстрее протекает реакция. Однако лишь немногие столкновения приводят к химическому взаи.модействию. между молекулами. Объясняется это тем, что при сближении взаимодействуют только молекулы, которые обладают достаточной для этого энергией. Такие молекулы можно назвать активными, или активированными. Избыточное количество энергии, необходимое для прохождения реакции между молекл лами при столкновении, называется энергией активации. В молекулах она может быть в форме повышенной кинетической энергии, повышенной энергии взаимного колебания атомных группировок или отдельных атомов в молекуле, при переходе электронов на более высокий энергетический уровень и т. д. [c.40]

Вернемся теперь к химической реакции. Какой фактор влияет на течение реакции таким же образом, как профиль дороги на расположение мячей на верхней и нижней площадках Таким фактором является тежпера-тура. При любой температуре, кроме абсолютного нуля, происходит непрерывное беспорядочное движение молекул. Одни молекулы имеют низкую кинетическую энергию, другие — высокую в соответствии с кривой распределения молекул по энергиям (см. рис. 8-4). Некоторые молекулы иногда приобретают энергию, достаточную для подъема наверх с образованием менее устойчивого соединения. С одной стороны, превращения, в которых участвуют молекулы, идут в направлении образования соединений с минимальной энергией. С другой стороны, реакции, происходящие между молекулами, в конце концов приводят к установлению динамического равновесия, когда при данной температуре системы молекулы в результате беспорядочного движения будут с одинаковой скоростью переходить в соединения с повышенной энергией и скатываться на более низкий энергетический уровень. [c.235]

Рассмотрим этот вопрос более подробно на примере области частот, отвечающих первому обертону, т. е. при 2 2. При наличии в кристалле двух квантов молекулярных колебаний, локализованных на разных молекулах, энергия кристалла в пренебрежении межмолекулярным взаимодействием равна Е = = 2ЬQ. Если же оба кванта локализованы на одной молекуле, то из-за внутримолекулярного ангармонизма = 26й —2Л. Таким образом, переходя на язык квазичастиц, можно сказать, что внутримолекулярный ангармонизм в рассматриваемом случае приводит к уменьшению энергии кристалла при сближении квазичастиц и, таким образом, способствует их притяжению. Однако локализация квазичастиц (внутримолекулярных фононов) на одной молекуле приводит к возрастанию кинетической энергии их относительного движения. Поскольку эта энергия по порядку величины не превышает ширины энергетической зоны фонона, состояния связанных друг с другом с )ононов заведомо возникают, если энергия ангармонизма велика по сравнению с шириной энергетической зоны фононов. В этом случае в области частот обертона наряду с зоной энергий двухчастичных состояний, отвечающих независимому движению двух фононов, возникают расположенные несколько ниже по шкале частот (при Л > 0) также состояния бифононов. В предельном случае слабого межмолекулярного взаимодействия бифононы переходят в состояния изолированных молекул, возбужденных на второй колебательный уровень. При этом спектр кристалла в рассматриваемой области частот состоит из двух линий, которым отвечают энергии Е = 2Ь0, — 2Л (оба кванта на одной молекуле) и Я = 2Ь0, (кванты на разных молекулах). Если же, наоборот, слаб ангармонизм (1Л1<СД), то состояния бифоно- [c.412]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология