Момент количества для поглощения и излучения

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]

До настоящего момента наше описание ЯМР было целиком классическим. В рамках квантовой теории необходимо принять дискретные энергетические уровни и переходы между ними, обусловленные испусканием или поглощением излучения. Квантованные энергетические уровни возникают как следствие ограничений, налагаемых правилами квантования на момент I количества движения ядра. Эти ограничения имеют две стороны. Во-первых, момент количества движения может принимать одно из возможных значений определяемых уравнением [c.23]

Метод колориметрического визуального титрования. Берут два. одинаковых колориметрических цилиндра. В одном из них проводят реакцию с испытуемым раствором, во второй добавляют те же количества всех реагентов, которые были использованы для фотометрической реакции в первом цилиндре. После этого во второй цилиндр из бюретки прибавляют постепенно стандартный раствор определяемого вещества до выравнивания интенсивностей окрасок в обоих цилиндрах. Так как в момент сравнения объем раствора в обоих цилиндрах должен быть одинаковым, в первый цилиндр прибавляют соответствующее количество дистиллированной воды. Момент равенства окрасок соответствует равенству концентраций определяемого вещества в обоих цилиндрах. Зная титр стандартного раствора и объем, израсходованный на титрование, можно рассчитать содержание определяемого вещества в испытуемом растворе. В данном методе не обязательно строгое соблюдение законов поглощения излучений, так как при равенствах окраски, объемов растворов и остальных условий число частиц, обеспечивающих данную окраску в обоих колориметрических цилиндрах, практически должно быть одинаковым. [c.476]

Самые различные процессы возникновения и поглощения электромагнитных колебаний обладают квантовой природой, т. е. при этих процессах энергия выделяется или поглощается только целыми порциями (квантами), пропорциональными частоте колебаний. Особенно плодотворно квантовые представления о природе излучения были применены к теории атома. Бор допустил, что из бесчисленного множества возможных орбит вращения электронов только некоторые отвечают стационарному состоянию атома. Приняв, что в атоме водорода электрон вращается по круговым орбитам, он постулировал, что устойчивыми из этих орбит могут быть только те, для которых момент количества движения электрона по [c.29]

Сущность метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) заключается в том, что, помещая вещество, содержащее атомы (водорода), ядра которых обладают магнитным моментом, в сильное постоянное магнитное поле и накладывая на эту систему значительно более слабое высокочастотное электромагнитное излучение, можно ири соблюдении определенных условий наблюдать резонансное поглощение энергии, происходящее на строго определенной частоте, зависящей от положения атома (водорода) в молекуле вещества. По спектрам ядерного магнитного резонанса в компонентах битума можно определить относительное количество протонов, находящихся в ароматических кольцах, в метиленовых и метильных группах, а также при насыщенных атомах углерода, непосредственно связанных с кольцом ( бензольный водород ). Используя эти данные и данные [c.25]

При поглощении энергии электромагнитного излучения в УФ-участке спектра электрон может переходить с занятой на свободную молекулярную орбиталь. Из рис, 8 видно, что молекула обладает некоторым набором квантовых энергетических уровней. Каждое электронное состояние молекулы характеризуется значением полного орбитального и спинового моментов количества движения. [c.16]

Число основных колебаний вытекает из числа степеней сво- боды молекулы. Молекула, состоящая из п атомов, имеет Ъп степеней свободы. Из них 3 степени свободы падают на поступательное и 3 (для линейно построенных молекул 2) на вращательное движение. Колебательное движение молекулы имеет 3>п — 6 (для линейных молекул Ъп — 5) степеней свободы. Такого количества нормальных основных колебаний и следует ожидать в спектре. Однако поглощение ИК-излучения электромагнитного переменного поля наблюдается только в том случае, если происходящий при этом переход на более высокий колебательный уровень связан с изменением электрического диполь-ного момента молекулы. Только такие переходы являются разрешенными. Поэтому особенно интенсивное поглощение обусловлено наличием в молекуле сильнополярных групп (например, >С=0, —50г, —N02 и т. д.). Напротив, неполярные группы, имеющиеся в симметрично построенных олефинах (К2С=СКг) пли азосоединениях (К—Н = Н—К), не проявляются в ИК-спектрах. Многие колебания, неактивные в ИК-спектре, обнаруживаются в спектрах комбинационного рассеяния (спектрах Рамана) последние несут особенно ценную информацию, дополняя ИК-спектроскопическое исследование. [c.131]

Атомные ядра и электроны обладают магнитными моментами. Это свойство используют в технике магнитной резонансной спектроскопии наложение магнитного поля на ядра и электроны приводит к расщеплению квантовых состояний магнитного момента на ряд энергетических уровней (расщепление Зеемана). Относительно направления приложенного магнитного поля магнитный момент ориентируется в определенных направлениях, отличающихся по магнитной энергии. Наряду с магнитным моментом, ядра и электроны имеют спиновый момент количества движения. Компонент момента количества движения вдоль направления приложенного магнитного поля является целым или полуцелым числом, кратным основной единице момента количества движения Ь (константа Планка, деленная на 2ц). Ядро (или система электронов) со спином / (или 5) могут иметь только 2/ -Ь 1 различных ориентаций в постоянном магнитном поле и, следовательно, 2/ +1 состояний с различной магнитной энергией. Переходы магнитного момента между этими состояниями, сопровождающиеся резонансным поглощением магнитной энергии, происходят под действием излучения соответствующей частоты и поляризации. Наблюдая интенсивности и частоты резонансного поглощения в исследуемом материале, можно установить детали окружения ядер и электронов. Так как большинство веществ, представляющих интерес в гетерогенном катализе, является твердыми телами, в последующем изложении будет обращено особое внимание на магнитный резонанс в твердых телах. [c.9]

Ядерный магнитный резонанс, ЯМР. Метод основан на измерении поглощения электромагнитных волн, прошедших через пробу. При совпадении частоты излучения с частотой перехода между энергетическими уровнями ядер с различной ориентацией спина наблюдается сильное поглощение излучения, пропорциональное количеству ядер исследуемого элемента. Ядерный магнитный резонанс наблюдается только на ядрах, имеющих магнитный момент ( Н, С, Ы, Р и др.) [12. [c.19]

Поглощение излучения в веществе приводит не только к ионизации, но и к возбуждению молекул. На каждую пару образованных ионов можно ожидать появления двух-трех возбужденных атомов. Каждый из образовавшихся при ионизации сравнительно медленных электронов, в свою очередь, способен возбудить и ионизировать еще небольшое количество атомов. Таким образом, ионы появляются не парами, а в виде небольших гроздей. Вдоль сплошного следа а-частицы ионы располагаются в узкой колонке диаметром около 0,1 мк, а путь -частицы представляется в виде прерывистого следа с расстоянием между роями ионов около 1 мк. Частица пролетает внутри клетки за время, равное примерно 10- сек, в течение которого и происходит передача энергии [1 ]. На процесс диссоциации молекул, начинающийся в тот же момент, требуется значительно больше времени. Средняя продолжительность жизни возбужденной молекулы равна примерно 10 сек. Эти величины представляют известный интерес в связи с протеканием дальнейших явлений. [c.308]

Таким образом, в центре зоны акустическая мода колебаний соответствует смещению всей цепи, тогда как для оптической моды две частицы в элементарной ячейке движутся в противоположных направлениях, так что центр масс каждой ячейки остается неподвижным. Центр зоны Бриллюэна особенно важен при исследовании взаимодействия излучения с кристаллом. Рассмотрим, например, возможные возбужденные состояния оптической колебательной моды кристалла, возникающие при поглощении инфракрасного излучения, при условии, что процесс поглощения разрешен с точки зрения симметрии. Конечно, закон сохранения энергии требует, чтобы поглощаемый фотон и соответствующее колебание имели одинаковую частоту. Более того, в этом процессе должен сохраняться момент количества движения. Колебательные кванты решетки (фононы) ведут себя так, как будто они обладают моментом количества движения Лк, где к — размер первой зоны Бриллюэна, —п/2а к я/2а (такое представление справедливо для большинства практических применений). Таким образом, необходимо, чтобы выполнялось условие [c.366]

Для получения практического эффекта использования заряженных частиц для процессов сушки требуется максимально ослабить связи полярных молекул с молекулами вещества. И если вблизи полярной молекулы будет двигаться заряженная частица, она сравнительно легко вырвет молекулу из вещества. Следовательно, в таких условиях молекула с большим дипольным моментом легко адсорбируется на отрицательно активной молекуле или на ионе. Таким образом, если только в окрестности дипольной молекулы имеется соответствующая заряженная частица, то в результате их взаимодействия образуется новое соединение — комплексная молекула. Эта комплексная молекула может быть унесена потоком движущегося воздуха (в который могут входить активные молекулы) из объема сушилки либо может распадаться на отдельные более мелкие частицы и затем выбрасываться из объема потоком газа. Все это говорит о том, что в присутствии заряженных частиц процесс обезвоживания может протекать более интенсивно, что и подтверждается рядом проведенных экспериментов. Что касается использования этих положений в конкретных условиях, то эта задача решается в каждом отдельном случае в зависимости от природы высушиваемого вещества и природы растворителя. Рассмотренные явления справедливы не только для процесса сушки, а имеют общее значение. Изменения в макромолекулах под действием ионизированного излучения наблюдаются и в полимерах [44], где обнаруживается заметное изменение физико-химических свойств при слабо выраженном химическом превращении. При действии ионизированного излучения, под которым понимают рентгеновские лучи, -излучение, поток электронов, протонов, дейтронов, а-частиц и нейтронов, наблюдаются такие процессы в полимерах, как сшивание молекулярных цепей, деструкция и распад макромолекул с образованием летучих продуктов и молекул меньшей длины (вплоть до превращения полимеров в вязкие жидкости) и ряд других изменений. Все эти процессы, как правило, могут протекать одновременно, но скорости соответствующих изменений обусловливаются химической природой полимеров и определяют суммарный эффект изменения свойств полимеров в результате излучения. Как показывают исследования, радиационно-химические эффекты в полимерах, по-видимому, не зависят от типа радиации, а определяются главным образом химическим строением полимера и количеством поглощенной энергии. [c.176]

При рассмотрении поглощения излучения атомами мы имели дело с энергией и моментом количества движения, связанными с быстрым движением легкого электрона вокруг тяжелого положительного ядра. В случае молекулярных спектров необходимо учитывать еще и энергию, связанную с вращением молекулы как целого и с периодическими колебаниями атомов, составляющих молекулу. Подобно электронным уровням энергии атомов молекулярные электронные, колебательные и вращательные уровни энергии квантуются, и каждый тип уровней можно представить выражением, включающим целые молекулярные электронные, колебательные и вращательные квантовые числа. [c.102]

На практике изучают спектры поглощения электромагнитного излучения с частотами, близкими к частотам колебаний атомов, — инфракрасный (ИК) диапазон (10—10000 сМ ), спектры неупругого (с рождением или уничтожением фонона) рассеяния электромагнитного излучения видимого или ультрафиолетового (УФ) диапазона (комбинационное, или рамановское, рассеяние), рентгеновского излучения или тепловых нейтронов. Инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния (КР) позволяют достичь максимального разрешения по энергиям, но из-за малого волнового числа первичного излучения дают информацию (если пренебречь многофононными эффектами, имеющими весьма малую интенсивность) только о колебательных состояниях вблизи центра зоны Бриллюэна (оптическим модам при квазиимпульсе, равном нулю). Кроме этого ограничения в обоих методах существуют правила отбора по симметрии ё спектрах поглощения (ИК спектрах) наблюдаются колебательные моды, характеризующиеся изменением дипольного момента, а в спектрах КР — колебания, при которых изменяется квадрупольный момент. Таким образом, эти две методики дополняют друг друга, и для получения более полной информации о колебательном спектре изучаемого вещества желательно иметь оба спектра. В то же время часть колебаний оказывается неактивной ни в ИК спектрах, ни в спектрах КР (так называемые немые моды). Применение для исследования колебательной структуры твердых тел неупругого рассеяния нейтронов лишено всех упомянутых выше ограничений, но в значительной степени ограничено существенно меньшим разрешением и необходимостью много большего количества вещества для проведения эксперимента. Так, спектры неупругого рассеяния нейтронов на различные углы позволяют, в принципе, определить дисперсионные кривые для всех колебательных мод. Однако низкое разрешение приводит к тому, что подобный анализ возможен лишь для относительно простых систем, а в большинстве случаев возможно рассмотрение только усредненного по всей зоне Бриллюэна суммарного спектра всех колебательных мод. [c.272]

Доказательством сверхсопряжения считаются иногда некоторые результаты исследований спектров электронного парамагнитного резонанса. Этот метод основан на том, что электрон имеет спин, равный /2, и спин может устанавливаться либо параллельно, либо антипараллельно приложенному магнитному полю. Поскольку электрон как заряженная частица со спином имеет магнитный момент, эти две ориентации отличаются по энергии и можно стимулировать переход между ними путем сообщения соответствующего количества энергии в виде электромагнитного излучения. Спектры электронного парамагнитного резонанса отличаются от спектров ядерного квадру польного резонанса тем, что частота перехода, наблюдаемая в них, не является свойством самой поглощающей системы (электрона), а зависит от приложенного магнитного поля. При применяемых обычно полях в несколько тысяч гауссов поглощение лежит в микроволновой области. [c.99]

Были сделаны также попытки получить эмиссионные спектры СО, хемосорбированной на платине в форме фольги этой фольгой обертывали один из стержней и помещали его в газонепроницаемый сосуд. Однако опыты были безуспешными, и причина неудач не была установлена. Возможно, что фольга не покрывалась слоем СО или что интенсивность эмиссионных полос хемосорбированной СО не так велика, как интенсивность соответствующих полос поглощения. Неудачи могли быть также обусловлены ориентацией молекул СО. Если они были ориентированы перпендикулярно по отношению к поверхности, то излучение происходило в направлении, перпендикулярном к направлению изменения дипольного момента и параллельно поверхности стер>1<ня, так что лишь небольшое количество света попадало в щели спектрометра. [c.69]

МОЖНО, по практически вполне реально исследовать образцы, содержащие большое количество идентичных молекул. Молекулы в таких образцах будут ориентироваться в одном направлении только в том случае, если их можно приготовить в виде монокристаллов. Ориентацию молекул в кристалле определяют методом дифракции рентгеновских лучей. Что касается ориентации дипольного момента перехода в молекуле, то ее выявляют, изучая поглощение поляризованного излучения соответствующей длины волны при различной взаимной ориентации электрических векторов света и кристалла. Применительно к различным производным пуриновых и пиримидиновых оснований с помощью этого метода было показано, что днпольные моменты я -> я -переходов располагаются в плоскости ароматических колец оснований [40]. Пространственная ориентация дипольных моментов переходов для некоторых хромофоров может быть определена и другим путем, основанным на теоретическом рассмотрении вопроса, который мы не можем здесь излагать. [c.528]

Таким образом, о взаимодействии положительно активной молекулы с полярными молекулами можно судить по характеру спектральных полос комплексной частицы подобно тому, как судят об изменении энергии вращения и колебания молекулы по ширине спектральных линий или спектральных полос. Другими словами, как по интенсивности спектра излучения можно судить о степени возбуждения молекулы, так и по интенсивности спектра излучения или поглощения ассоциированного комплекса можно судить о том, в каком состоянии находились молекулы до образования ассоциата-комплекса и какое количество молекул входит в ассоциированную частицу. Как показали исследования, силы взаимодействия между молекулами целесообразно определять по спектрам поглощения ассоциированных в комплексы молекул. Масса комплексной молекулы складывается из массы положительно активной молекулы та (зародыша ассоциации) и массы полярных молекул воды я-/Лд. Число полярных молекул п с массой /Пд зависит от постоянного дипольного момента полярной молекулы и от разности энергий ( д— +). [c.109]

Для того чтобы инфракрасное излучение могло взаимодействовать с колеблющейся молекулой, она должна претерпевать изменение ди-польного момента в процессе колебания. Если такое изменение произойдет, осциллирующее электромагнитное поле ИК-излучення может взаимодействовать с осциллирующим полем диполя, увеличивая или уменьшая амплитуду колебания. Если амплитуда увеличивается, то энергия ИК-излучения будет поглощена молекулой. Если амплитуда уменьщается, то какое-то количество ИК-излучения (фотонов) будет испускаться. Поскольку при комнатной температуре большинство молекул находятся в нижнем (основном) колебательном состоянии, в спектрохимическом анализе обычно имеют дело с поглощением ИК-излуче-ния, а не его испусканием. [c.724]

Коллективные колебания выделенной совокупности осци/шяторов решетки, составляющих кластер (в том числе леннард-джонсоновского типа), определяются как квант энергии колебаний решетки или фонона. Исходя из определения фонона под фонон-фононным взаимодействием понимают процессы обмена (излучения и поглощения фонона) как между энергетическими уровнями (модами) внутри кластера, так и между кластерами. Полная энергия колебаний решетки может быть представлена в виде энергетических уровней. Каждому фонону приписывается квази-импульс - момент количества движения, имеющий векторную форму. В целом кластер характеризуется набором мод колебаний решетки. Аналогично фонону колебательная система из свободных зарядов решетки носит название полярона [6]. [c.359]

Отличный пример представляют данные, недавно полученные при исследовании алкилбензолов СбН5(СН2)пСНз, где п изменяется от 1 до 6. Молекула алкил-бензола по своей форме напоминает головастика, и п определяет длину его хвоста. Возбуждение посредством лазера с перестраиваемой длиной волны позволяет ввести заранее определенное количество колебательной энергии в бензольный конец холодной молекулы, т.е. в голову головастика. Спектральная картина обратного излучения этой энергии отражает колебательное возбуждение в момент излучения. А поскольку процесс излучения зависит от времени, то мы можем проследить за перемещением энергии возбуждения из места ее первоначальной локализации на остальную часть молекулы. В отсутствие столкновений такой процесс называется внутримолекулярным перераспределением колебательной энергии ВПЭ). Свет, излученный в первые пикосекунды, показывает, что энергия возбуждения все еще находится на бензольном ядре, где и произошло ее первоначальное поглощение. Временной интервал, по истечении которого колебательное возбуждение достигает алкильного хвоста, зависит от длины алкильной цепочки. При п = А колебательная энергия смещается на хвост за время от 2 до 100 пс, но при п = 2, т.е. в этилбензоле, этот процесс происходит в тысячу раз медленнее — он требует 100 не или более. Таким образом мы получаем прямые сведения о факторах, определяющих ВПЭ в изолированной молекуле.. [c.146]

Прямая фотохимическая реакция разложения воды с образованием двух атомов водорода и одного атома кислорода требует очень высоких затрат энергии (220 ккал) и может протекать лишь под действием жесткого ультрафиолетового облучения (- 130 нм). Однако если продуктами реакции являются газообразные молекулы водорода и кислорода, то для разложения воды необходимо затратить только 58 ккал, что соответствует длине волны 500 нм. а величина близка к значению энергетического максимума световых волн солнечного излучения, падающего на землю. Вода, однако, прозрачна в видимой области спектра (340 - 800 нм) и не поглощает солнечной жергии. Предполагалось, что фотокатализаторы, имеющие интенсивное поглощение в области 500 нм, смогут вызывать диссоциацию воды на Hg и Og. Однако водород и кислород в момент выделения очень реакционнсспособны, в особенности если оба они образуются одновременно в одном и том же месте. Поэтому даже в том случае, когда фотокатализатор поглощает вполне достаточное количество энергии, не было замечено образования Hg и О2 в гомогенном растворе. [c.213]

Проследим за последов ательпым изменением состояния частицы воздуха, вступающей в сильную ВО нли, что то же самое, будем продвигаться в положительном направлении оси х с постоянной скоростью и. Пусть частица вступает в ВО с высокой начальной температурой Т . Она начинает быстро охлаждаться излучением. Плотность излучения в частице при этом остается все время ниже равновесной, так как количество поглощаемой в единицу времени энергии меньше количества излучаемой энергии поток излучения в ией возрастает. Скорость диабатпческого охлаждения вначале значительно меньше скорости лучистого охлаждения. Так происходит до тех пор, пока частица не охладится до такой низкой температуры, что скорость адиабатического охлаждения превысит скорость лучистого теплообмена. Вследствие чрезвычайно резкого падения поглощения (и излучения) с понижением температуры уже пебольпюе адиабатическое охлаждение после этого момента делает частицу почти прозрачной и лучистый теплообмен в с кор с прекращается. [c.70]