Поглощение и испускание энергии атомами и молекулами

В спектроскопических методах аналитический сигнал возникает при поглощении или испускании квантов электромагнитного излучения — фотонов. Это возможно, если атом, молекула или ион имеет энергетические уровни, разница между которыми равна энергии фотона. Аналитический сигнал тогда появляется вследствие перемещения электронов с одного уровня на другой, изменения колебательной и вращательной энергии молекулы, изменения энергии при различной ориентации магнитных диполей данной частицы в магнитном поле. [c.19]

Совокупность длин волн электромагнитного излучения (спектральных линий), относящихся к определенному атому (молекуле), называется спектром данного атома (молекулы). Если энергия начального состояния В1 больше энергии -конечного состояния В2, между которыми происходит переход, полученный спектр является спектром испускания если Е1<.Е2, то получают спектр поглощения. [c.162]

Анализ по спектрам комбинационного рассеяния. Молекула или атом не могут поглотить фотон, если энергия фотона меньше, чем энергия, необходимая для их возбуждения на ближайший электронный уровень. Если поглощение такого фотона произойдет, то он тут же будет снова излучен. Практически такой процесс поглощения и быстрого испускания фотона происходит, хотя и очень редко, при этом наблюдается очень слабое рассеяние света веществом, даже вполне прозрачным для данной длины волны. [c.338]

Спектроскопия ядерного гамма-резонанса (мессбауэровская спектроскопия) позволяет обнаружить слабые возмущения энергетических уровней ядер железа окружающими электронами. Этот эффект представляет собой явление испускания или поглощения мягкого у-излучения без отдачи ядер. Интересующий нас ядерный переход с энергией 14,36 кэВ -происходит между состояниями / = % и / = 1/2 мессбауэровского изотопа Те, где I — ядер-ное спиновое квантовое число. Для регистрации спектров Месс-бауэра обычно требуется 1—2 мкмоля Те, содержание которого в природном железе составляет 2,19%. Для белка с молекулярным весом 50 ООО, который связывает 1 атом железа на молекулу, и в отсутствие изотопного обогащения это соответствует весу образца 2,5 г. Рассматриваемые здесь многоядерные белки содержат гораздо больше железа и вполне подходят для исследования методом ядерной гамма-резонансной спектроскопии. Широко исследуются четыре возможных типа взаимодействия между ядром Те и его электронным окружением изомерный сдвиг, квадрупольное расщепление, ядерные магнитные сверхтонкие взаимодействия, ядерные зеемановские взаимодействия. Применение мессбауэровской спектроскопии для изучения железосодержащих белков, относящихся к гемовым и железосерным, обсуждается в опубликованном недавно обзоре [78]. [c.347]

Метод ЯМР основан на следующем явлении. Ядра атомов, входящие в состав молекул, могут иметь магнитный момент, заставляющий их ориентироваться определенным образом во внешнем магнитном поле. Этот момент зависит от механического момента движения, так называемого спина. Ядра взаимодействуют не только с внешним полем, но и друг с другом, и характер зтого взаимодействия зависит от их взаимного расположения. Изменение ориентации спина ядра происходит скачком с поглощением или испусканием кванта электромагнитной энергии. И если на атом, находящийся в постоянном магнитном поле, воздействовать еще и переменным магнитным полем, то при определенной частоте колебаний, соответствующей энергии кванта, наступает резонансное взаимодействие, которое и может быть зафиксировано. [c.23]

Согласно квантовой механике излучение (поглощение) происходит только при переходе из одного стационарного состояния в другое. При этом изменяется распределение электронной плотности, что с классической точки зрения отвечает появлению дипольного момента в акте перехода. Анализ показывает, что атомная (молекулярная) система под влиянием возмущения, изменяющегося во времени, например под влиянием периодически изменяющегося электромагнитного поля (света), может совершать переходы из одного стационарного состояния в другое, пог.нощая при этом квант энергии г = км = = Е"—Е . Время перехода ничтожно коротко. Время жизни в возбужденном состоянии около 10 с (за исключением особых случаев). Возвращаясь в основное состояние, атом (молекула) изучает квант с энергией е = /IV, и в спектре испускания наблюдается линия с частотой [c.35]

Если вещество нагрето до высокой температуры, его атомы или молекулы испускают свет определенных частот. Например, атомы раск ленного водорода испускают красный цвет. Атом, обладающий избыточной энергией (например, атом раскаленного вешества), испускает свет, спектр которого носит название спектра испускания. На рис. 8-8 показана часть спектра испускания атомарного водорода. Отметим, что в спектре испускания вещества присутствуют точно те же линии, что и в его спектре поглощения. [c.340]

Известно, что при прохождении через вещество лучей от источника излучения. это вещество поглощает лучи только определенной длины волны (частоты), и по закону Кирхгофа само вещество излучает только те лучи, которые оно в данных условиях поглощает. В результате этого калчдая молекула, каждый атом или ион дают характерные частоты в спектре поглощения, спектре испускания или спектре комбинационного рассеяния. Спектр — это распределение энергии излучения, испускаемого (поглощаемого) телом по частотам или длинам волн. Задача качественного спектрального анализа заключается в обнаружении этих харак-тсрнстичоских частот и сравнении их с частотами индивидуальных веществ. Для количественного анализа требуется еще оценка интенсивности излучения. [c.90]

Электронно-возбужденный атом должен терять свою энергию либо путем испускания излучения, либо путем столк1юви-тельной релаксации химическое разложение его невозможно, а безызлучательная релаксация, приводящая к увеличению энергии поступательного движения, крайне маловероятна. Поэтому можно ожидать, что при достаточно низких давлениях флуоресцируют все атомы. Однако многие молекулы либо не флуоресцируют, либо флуоресцируют слабо, даже в том случае, когда не протекают бимолекулярные реакции или физические процессы дезактивации. Можно предложить следующие общие принципы, определяющие, будет ли молекула сильно флуоресцировать. Во-первых, поглощение должно происходить в полосе [c.90]

Особенности, установленные нри помощи метода молекулярных пучков для реакций атомов щелочных металлов с молекулами Х , НХ и ВХ (X — атом галогена, R — органический радикал), в известной мере, очевидно, относятся и к бимолекулярным обменным реакциям других частиц. Как и в случае реакций атомов, щелочных металлов, здесь также встают вопросы об угловом распределении продуктов реакции и их энергии, о зависимости сечения или константы скорости от формы и распределения энергии реагирующих частиц, о продолжительности жизни промежуточного комплекса. Первый из этих вопросов в настоящее время удалось решить при помощи метода молекулярных пучков Лишь в ограниченном числе реакций (реакции атомов галогенов с молекулами галогенов, атомов Н с галогенами и галогеповодородами и D -f Hj = HD + Н). См. работу [213]. В отношении изучения распределения энергии в продуктах реакции большие возможности содержатся также в методе импульсного фотолиза [1163] и в методе, разработанном Дж. Полани с сотр. [628], заключающихся в исследовании спектров поглощения или испускания молекулярных продуктов обменных реакций атома с молекулой, например, реакций О -f NO2 = 02 + N0 или Н + I2 = НС1 С1. Это позволяет найти распределение внутренней (колебательной) энергии в продуктах реакции (сводку экспериментальных данных см. в [613]). Были также определены вероятности процессов типа Н -j- lj = H l (v) -f- l, F -f Hg = HF (v) - -+ H и некоторых других для различных значений колебательного квантового числа v (см. 411, 1364]). Так, например, относительные значения констант скорости реакции F Hj = HF + Н оказываются равными [c.281]

В качестве другого примера учета влияния радиационнохимических процессов рассмотрим величину максимальной удельной активности, которая может быть получена при использовании метода Сциларда — Чалмерса. Пусть 1 л СзН Л подвергается облучению потоком тепловых нейтронов, свободных от быстрых нейтронов и [-квантов. Допустим, что при каждом акте захвата нейтрона атомом J образуется атом (25 мин.), который может быть извлечен водой, и что при поглощении 100 эв энергии излучения в СзН5Л происходит разложение одной молекулы С Н Л с образованием атома который также извлекается водой. Каждый акт захвата нейтрона атомом сопровождается выделением примерно 5 Мэе энергии в форме -[-квантов. Кроме того, Н также захватывает нейтроны с испусканием "[-квантов с энергией 2,2 Мэе. Поскольку на каждый атом иода приходятся 5 атомов водорода, а поперечное сечение захвата тепловых нейтронов составляет для 0,31 10 а для 6,3- 10 сл2, то число актов захвата нейтронов в примерно в четыре раза меньше, чем в Следовательно, в целом при образовании каждого атома [c.230]

Впоследствии Ферми с сотр. (1935) показал, что ядро после поглощения нейтрона будет сильно возбуждено и энергия возбуждения соответствует энергии связи нейтрона. Избыток энергии тут же теряется при 7-излучепии, и достигается стандартное состояние этого ядра (рис. 5.5). Так как момент количества движения должен остаться неизменным, возбужденный атом иода в процессе эмиссии испытывает отдачу. Ферми удалось показать, что в результате отдачи происходит разрыв связи углерод—иод. Можно показать, что эта энергия отдачи пропорциональна квадрату энергии у-лучей в случае атома иода она равна примерно 96 Мэе (благодаря испусканию у Излучеиия с энергией 4,8 Мэе). Энергия, необходимая для разрыва связи С—I, равна только 2,0 Мэе, так что каждый атом иода, который поглощает нейтрон, должен оторваться от молекулы. Вследствие большого избытка энергии каждый из этих атомов будет сильно возбужден ( горячий атом), и поэтому на него могут оказать влияние только столкновения с частицами сравнимой массы. В этом случае единственными такими частицами, конечно, являются атомы 2 1 при этих столкновениях энергия передается от к 1, выбивая его из молекулы. Захваченный 1281 может затем взаимодействовать с образовавшимся радикалом этила. Поэтому не удивительно, что только 90% радиоактивности можно выделить в виде Ag 2 I, а остаток присутствует в виде благодаря описанной выше рекомбинации. Боль- [c.177]

ЭЛЕКТРОННЫЕ СПЕКТРЫ - оптич. сиектры поглощения и испускания, возникающие при иерехо- -дах электронов между уровнями энергии атомов, ионов и молекул, находящихся в свободпо.м состоянии, а также в конденсированных средах. Э. с. представляют собой совокупность линий или более или менее широких полос, часто имеющих тонкую структуру наблюдаются в УФ и видимой, а также в ближней ИК-областях спектра. Структура спектров неодинакова у разных объектов и определяется их природой. Э. с. свободных атомов и ионов представляют собой совокупность линий (см. Ато.чные спектры), электронные сиектры молекул (см. Молекулярные спектры) и. электронные спектры комплексов и кристаллов — совокупность полос для различных объектов, сильно различающихся по интенсивности и по характеру своей структуры. [c.478]

Особенности, установленные при помощи метода молекулярных пучков для реакций атомов щелочных металлов с молекулами X. , НХ и ВХ (X — атом галогена, R — органический радикал), в известной мере, очевидно, относятся и к бимолекулярным обменным реакциям других частиц. Как и в случае реакций атомов щелочных металлов, здесь также встают вопросы об угловом распределении продуктов реакции и их энергии, о зависимости сечения или константы скорости от формы и распределения энергии реагирующих частиц, о продолжительности жизни промежуточного комплекса. Первый из этих вопросов в настоящее время удалось решить при помощи метода молекулярных пучков лишь в ограниченном числе реакций (реакции атомов галогенов с молекулами галогенов, атомов Н с галогенами и галогеиоводородами и D + Н2 = HD + И). См. работу [213]. В отношении изучения распределения энергии в продуктах реакции больише возможности содержатся также в методе импульсного фотолиза 11163] и в методе, разработанном Дж. Полани с сотр. [6281, заключающихся в исследовании спектров поглощения или испускания молекулярных продуктов обменных реакций атома с молекулой, например, реакций [c.281]

Химия горячих атомных процессов. В реакции (п, [) ядро мишени испытывает отдачу со значительной кинетической энергией, так как 5 в процессе испускания у-лучей импульс сохраняется. Кинетическая энергия ядра отдачи обычно гораздо больше, чем энергия связи, так что ядро, испытываюш ее отдачу, покидает молекулу и разрывает связи в других молекулах по мере того, как оно расходует свою избыточную энергию. Частица, испытываюш ая отдачу в результате внутренней конверсии и процесса Оже, может быть многократно ионизирована. Такой атом, обладающий гораздо большей энергией, чем тепловые энергии, называется горячим атомом . Так как химическое состояние ядер меняется нри поглощении нейтронов, то с помощью химических методов они могут быть отделены от материала мишени. Нанример, когда иодис- тый этил облучается медленными нейтронами, то реакция (п, [) с в иодистом этиле дает Энергия отдачи атома достаточна для разрыва связи С—I. Атом или ион обладает высокой энергией по сравнению с энергиями химических связей и поэтому он отделяется от молекулы иодистого этила. Такой горячий атом испытывает превращения разных типов. Он может терять кинетическую энергию нри нескольких столкновениях, не вступая в реакцию с другой молекулой иодистого этила. Если горячий атом образует молекулы или НР , то его можно отделить от иодистого этила путем экстрагирования раствором едкого натра. Этот метод получения почти совершенно чистых радиоактивных изотопов известен под названием реакции Сциларда — Чалмерса. Горячий атом или ион реагируя с молекулой иодистого этила, замещает водород или заставляет молекулу разрываться на осколки. Если молеку--лярный иод добавляется до облучения, то вероятность возвращения Р н органическое соединение очень сильно уменьшается в связи с этим молекулярный иод называется акцептором радикалов . [c.742]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология