Инфракрасные колебательные спектры многоатомных молекул

Инфракрасные колебательные спектры двухатомных молекул. Инфракрасные колебательные спектры многоатомных молекул. Колебательные спектры комбинационного рассеяния. ... [c.3]

Среди разнообразных методов изучения строения комплексных соединений видное место занимает изучение колебательных спектров — инфракрасная спектроскопия (ИК) и спектроскопия комбинационного рассеивания (КР). Инфракрасные спектры и спектры комбинационного рассеивания специфичны для различных соединений и непосредственно связаны с их строением [124—132]. Колебательный спектр многоатомной молекулы состоит из большого числа полос (линий), наличие которых связано со свойствами отдельных групп молекулы. Эти спектры не только характеризуют молекулу в целом, как это свойственно электронным спектрам и спектрам [c.68]

Благодаря сложности электронно-колебательно-вращательных спектров многоатомных молекул определение их колебательных и вращательных постоянных из анализа электронных спектров, как правило, оказывается невозможным. Такой анализ был выполнен только для нескольких наиболее простых молекул типа НСО и СЮа. Поэтому постоянные в уравнениях (1.45)—(1.64) определяются в результате анализа инфракрасных колебательновращательных спектров и спектров комбинационного рассеяния, а также микроволновых вращательных спектров молекул. Определение частот нормальных колебаний со и постоянных ангармоничности Хпм многоатомных молекул возможно только при условии, что в спектре наблюдаются все основные частоты а также обертоны и составные частоты, связанные с каждой из этих постоянных. В связи с тем, что инфракрасные спектры многоатомных молекул обычно исследуются в поглощении, в них наблюдаются только основные частоты и, в лучшем случае, несколько наиболее интенсивных обертонов или составных частот. Поэтому для большей части многоатомных молекул в результате исследования спектров удается определить не частоты нормальных колебаний а основные частоты v . В частности, из 170 многоатомных молекул, рассматриваемых в Справочнике, частоты нормальных колебаний и постоянные ангармоничности известны только для 15 молекул. Результаты исследований инфракрасных спектров и спектров комбинационного рассеяния простых многоатомных молекул, выполненных по 1944 г., собраны в монографии Герцберга [152]. Однако результаты многочисленных исследований, выполненных после 1944 г., могут быть найдены только в периодической литературе. Обзоры исследований спектров многоатомных молекул, рассматриваемых в настоящем Справочнике, и обоснование выбора их колебательных постоянных даны в соответствующих разделах глав 2-й части этого тома. [c.66]

Таким образом, в дальнейшем преимущественно будут рассматриваться колебательные уровни энергии. Представление об уровнях колебательной энергии многоатомных молекул может быть получено на основании изучения инфракрасных спектров и спектров комбинационного рассеяния, позволяющих получать данные о колебательных частотах. Определение молекулярной структуры, а также расчеты термодинамических величин вьшолняются при помощи этих частот ьа основании соответствующих теоретических представлений. [c.294]

Инфракрасные колебательные спектры многоатомных молекул [c.66]

Колебательные спектры многоатомных молекул находят широкое применение при идентификации соединений, а также служат критерием чистоты вещества. Для таких практических применений инфракрасные (ИК) спектры большого числа соединений были табулированы и используются в качестве отпечатков пальцев . Группы атомов одной молекулы имеют характеристические полосы поглощения. Дли ны волн поглощения, соответствующие этим группам атомов, незначительно изменяются в зависимости от структуры остальной части молекулы. [c.476]

Поскольку при обычных температурах, прн которых, как правило, записывают инфракрасные спектры веществ, возбужденные колебательные состояния заселены в незначительной степени, то спектры поглощения отвечают переходам из основного состояния в различные возбужденные состояния. Каждому такому переходу соответствует набор линий поглощения, поскольку колебательные переходы могут сопровождаться различными переходами между вращательными состояниями. При записи спектров в жидкой фазе эта система линий сливается в одну широкую полосу поглощения. Таким образом, как и электронные спектры многоатомных частиц, колебательные инфракрасные спектры представляют собой систему полос, число которых определяется в первую очередь числом колебательных степеней свободы. Только двухатомные молекулы имеют одну колебательную степень свободы. Волновые числа, соответствующие переходу в первое возбужденное состояние для некоторых двухатомных частиц, приведены ниже [c.155]

См. также Брандт Дж., Эглинтон Г., Применение спектроскопии в органической химии, Мир , М., 1967 Кросс П.. Введение в практическую инфракрасную спектроскопию, М., ИЛ, 1961 Драго Р., Физические методы в неорганической химии, Мир , М., 1967 Герцберг Г., Колебательные спектры многоатомных молекул. М., ИД, 1949.— Прим. перев. [c.234]

НЫХ молекул активны в близкой инфракрасной области, вследствие чего наблюдаются колебательно-вращательные полосы. Некоторые виды колебаний даже тех молекул, которые являются симметричными в их равновесном состоянии, сопровождаются смещениями ядер, которые разрушают симметрию и приводят к возникновению результирующего дипольного момента. Не все виды колебаний активны, но даже у таких симметричных молекул, как метан, некоторые колебания способны взаимодействовать с инфракрасным излучением. Если многоатомная молекула имеет результирующий дипольный момент в ее основном состоянии, то она может давать как чисто вращательный, так и колебательно-вращательный спектр. Все многоатомные молекулы, подобно двухатомным, способны давать полосатые электронные спектры, независимо от того, полярны или неполярны они в их нормальном состоянии. [c.184]

Интенсивность полос поглощения инфракрасного колебательного спектра определяется величиной изменения электрического дипольного момента при соответствующих типах колебания молекулы. Поэтому частоты колебаний неполярных двухатомных молекул и частоты тех колебаний симметричных многоатомных молекул, которые не сопровождаются изменением дипольного момента, в обычных условиях в ИК-спектре не проявляются. [c.116]

Двухатомные молекулы обладают только одним видом собственных колебаний, поэтому имеется всего только одна колебательно-вращательная полоса для каждого колебательного перехода. Ниже будет показано, что число таких переходов невелико. Вследствие этого близкие инфракрасные спектры являются относительно простыми. При возрастании числа атомов в молекуле сложность спектров возрастает в результате увеличения числа собственных колебаний молекулы. Несмотря на имеющиеся трудности в изучении колебательно-вращательных спектров многоатомных молекул, в этой области достигнуты значительные успехи. Этот вид спектров более детально будет рассмотрен в следующей главе. [c.181]

Колебательно-вращательные спектры охватывают не только многоатомные молекулы с постоянным дипольным моментом. Колебательные спектры с низким разрешением присутствуют в инфракрасной области и области рамановских частот. Правила отбора, определяющие число линий рамановских и инфракрасных спектров, очень сильно зависят от симметрии. Так, например, линейная трехатомная молекула ВАВ обладает двумя сильными линиями в инфракрасном спектре и только одной сильной линией (иной частоты) в раман-спектре. Оба спектра дополняют друг друга. Молекула, обладающая центром симметрии, всегда имеет сильную линию в раман-спектре и не имеет ее в инфракрасном спектре [c.13]

Для молекулы, состоящей из N атомов, общее число возможных колебаний составляет ЗЛ/ — б. Теоретическое рассмотрение колебательного движения сложных многоатомных молекул (подобно описанному в разд. 5.3.1.1) отличается значительной сложностью, иногда оно даже невозможно. Поэтому в практическом анализе выводы из инфракрасных спектров делают на основе их полуэмпирического исследования. При этом молекулу не считают совокупной колебательной системой, и ее колебания в первом приближении рассматривают вне зависимости от характера имеющихся радикалов. [c.223]

Большое число нормальных колебаний, присущее многоатомным молекулам, приводит к тому, что в инфракрасном спектре содержится большой объем информации. Колебательный спектр является чрезвычайно характеристическим свойством молекулы он оказался весьма полезным для качественной идентификации и для установления структуры. [c.151]

Изучение колебательных спектров — один из эффективных методов определения молекулярных характеристик многоатомных молекул и ионов. Колебательные частоты могут быть измерены с помощью спектров комбинационного рассеяния или инфракрасных спектров поглощения. [c.398]

Переходы между уровнями колебательной энергии молекул (колебательные переходы) наблюдаются в так называемых колебательных спектрах многоатомных молекул инфракрасных спектрах и спектрах комбинационного рассеяния (раман-спектрах). Наиболее интенсивные колебательные переходы в этих спектрах происходят из основного колебательного состояния молекулы в возбуж-деннные колебательные состояния, в которых только одно из колебательных квантовых чисел равно единице, а остальные равны нулю. Это так называемые основные колебательные переходы, волновые числа которых называются основными частотами молекулы. Они, по определению, равны [c.229]

Все перечисленные выше и ряд других сведений о строении молекул получаются из спектральных данных при помощи разработанной за последние десятилетия теории колебательных и вращательных спектров. Теория относится в равной мере к инфракрасным спектрам и спектрам комбинационного рассеяния и, конечно, не может быть изложена в настоящей главо. Она подробно изложена в монографиях, к которым и отсылаем читателя. Теория вращательных и колебательно-вращательных спектров многоатомных молекул систематически изложена в прекрасной монографии Герцберга [7]. Ряд вопросов теории, особенно методы расчета колебательных частот молекул и упругих электрооптических постоянных межатомных связей, в ьаиболсе полной и совершенной форме развиты в монографии Волькенштейпа, Ельяшевича и Степанова [5] см. также [4, 12, 549а, 559] и обширную библиографию в [7]. [c.483]

Нами разработан новый метод определения энергий диссоциации X-Н связей многоатомных молекул по их инфракрасным колебательным спектрам. Подобный подход был применен еще в 30-х - 40-х годах 20-го века для определения энергий диссоциации двухатомных молекул. Однако до наших исследований он практически не применялся для многоатомных молекул, так как в этом случае возникает необходимость в решении колебательного уравнения Шреденгера в ангармоническом приближении. Разработанные нами методы и программы позволяют решать такие задачи для многоатомных молекул и вычислять с их помощью энергии диссоциации связей Х-Н. [c.80]

Land. (6), т. I, ч. 2 — М. В. Волькенштейн и др.. Колебания молекул, ч. II, Гостехиздат, 1949. — Г. Г ерцберг. Колебательные и вращательные спектры многоатомных молекул, ИЛ, 1948. — М.-Х., кн. 1. — К. Н а к а н и с и. Инфракрасные спектры и строение органических соединений, Изд. Мир , [c.190]

При теоретическом расчете изотопных эффектов необходимо знать частоты различных типов колебаний молекул. В качестве важных источников этих данных можно упомянуть книгу Герцберга Колебательные и вращательные спектры многоатомных молекул [48] и монографии по инфракрасной спектроскопии Беллами [3] и Брюгеля [20]. Весьма полезная статья Юри [96] содержит данные по колебаниям в молекулах и отношениям сумм состояний для многих простых изотопных молекул. [c.12]

Частоты нормальных колебаний могут быть найдены из колебательных инфракрасных спектров и спектров комбинационного рассеяния, а также из электронных спектров. В инфракрасном спектре активны те колебания, которые сопровождаются изменением дипольного момента, в комбинационном же спектре — сопровождающиеся изменением поляризуемости молекулы. Для всех молекул, обладающих центром симметрии, колебания, активные в инфракрасном спектре, неактивны в спектре комбинационного рассеяния и наоборот. Для молекул других типов колебания могут быть одновре.менно активны в обоих спектрах. Благодаря указанным особенностям спектров многоатомных молекул изучение спектров комбинационного рассеяния дополняет исследование молекул при помощи щгфракрасных спектров поглощения. Совместное исследование [c.25]

СО2. Молекула СО2 имеет линейную симметричную структуру и принадлежит к точечной группе Воок- Две основные частоты 02(v2 и з) активны в инфракрасном спектре, третья ( 1) — в спектре комбинационного рассеяния. Инфракрасный спектр и спектр комбинационного рассеяния двуокиси углерода исследовались в десятках работ и к настоящему времени изучены лучше, чем для любой другой многоатомной молекулы. Герцберг [152] на основании анализа данных, опубликованных до 1944 г., рекомендует для молекулы СО2 значения колебательных постоянных, найденные Деннисоном [1314], и вращательные постоянные, полученные Аделем и Деннисоном [490] (см. табл. 132). [c.453]

Поглощение или рассеяние излучения исследуют спектроскопическими методами (микроволновая и инфракрасная спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния света), которые основаны на изучении вращательных переходов энергии молекулы, что позволяет определить для изучаемой молекулы с данным изотопным составом максимум три главных момента инерции. Для линейных молекул и молекул типа симметричного волчка можно определить лишь одну из этих величин. Число моментов инерции, определенных спектроскопически, соответствует числу определяемых геометрических параметров молекул. В связи с этим при исследовании геометрического строения многоатомных молекул необходимо применять метод изотопного замещения, что создает значительные трудности. Кроме того, микроволновые и инфракрасные вращательные спектры могут быть получены только для молекул, имеющих днпольный момент. Изучение строения бездипольных молекул осуществляется методами колебательно-вращательной инфракрасной спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР). Однако эти спектры имеют менее разрешенную вращательную структуру, чем чисто вращательные микроволновые спектры. Трудно осуществимы КР-спектры в колебательно-возбужденных состояниях бездипольных молекул или приобретающих дипольный момент в колебательных движениях. Последние случаи весьма сложны и, как правило, реализуемы лишь для простых молекул типа СН4. [c.127]

Конечно, представление о постоянстве г слишком упрощено. Если бы движение молекулы подчинялось законам классической механики, то при большой скорости ее вращения вследствие центробежной силы расстояние между атомами должно было бы возрастать. Такой характер влияния вращения на колебания молекулы может быть описан с помощью, квантовой механики. При этом выражение для Е/ усложняется. При более строгом квантовомеханическом описании необходимо учитывать влияние на колебательную энергию движения электронов (тонкая структура вращательных термов). В случае многоатомных молекул выражение для энергии еще сложнее. Энергетические уровни остаются дискретными, и вращательный спектр молекулы находится в инфракрасной области. [c.144]

Однако метод колебательной и, в частности, инфракрасной спектроскопии является косвенным. Одно только экспериментальное измерение параметров спектра (число полос, их положение в спектре, интенсивности и т. д.) является бесполезным, если не установлена физическая связь между наблюдаемыми величинами и строением многоатомных молекул, т. е. не разработана соответствующая теория. Одной из причин бурного развития инфракрасной спектроскопии как раз и явилась разработка достаточно полной теории [1, 2], основы которой были заложены в работах Ельяшевича и Вильсона, предложивших общий метод составления вековых уравнений движения для колебаний молекулы. [c.168]

Чисто вращательный спектр HDO в значительной части расположен в микроволновой области. В инфракрасной области ряд линий чисто вращательного спектра HDO наблюдали Фюзон, Рандалл и Деннисон [1636]. По микроволновым спектрам в работах [4008, 3883, 3881, 2684, 699, 4196, 2222, 716, 1822, 3311, 1494] с высокой точностью были измерены частоты 18 вращательных переходов в основном колебательном состоянии молекулы HDO Результаты этих измерений Познер и Страндберг [3311] пытались использовать для нахождения значений вращательных постоянных и постоянных центробежного растяжения молекулы HDO. Свои вычисления авторы работы [3311] основывали на использовании формул второго приближения квантово-механической теории возмущений для уровней вращательной энергии многоатомных молекул. Однако для нахождения вращательных постоянных и постоянных центробежного растяжения молекулы HDO по частотам вращательных переходов в микроволновом спектре требуются более точные теоретические основания для численных расчетов, чем те, которые были приняты Познером и Страндбер-гом [3311]. [c.203]

Двухатомная молекула характеризуется колебаниями только одной частоты, но иелинейная многоатомная молекула, состоящая из п атомов, имеет Зп—6) степеней свободы колебательного движения. Если частоты соответствующих колебаний можно определить с помощью инфракрасных или ультрафиолетовых спектров или спектров комбинационного рассеяния, то можно вычислить и колебательную составляющую энтропии. [c.253]

Для дальнейшего развития работ в этой области существенное значение будет иметь совершенствование самого спектрального метода. Вместе с тем необходимо развитие теоретических основ интерпретации инфракрасных спектров поверхностных соединений и адсорбированных молекул. В настоящее время интерпретация спектральных проявлений адсорбционного взаимодействия основана преимущественно на эмпирическом подходе, на аналогиях или различиях получаемых спектров со спектрами объемных состояний вещества. Применение хорошо разработанной теории колебаний многоатомных молекул в свободном состоянии при интерпретации результатов спектрального исследования адсорбции органичено. В связи с этим наибольшее развитие в дальнейшем должны получить методы расчета колебательных спектров адсорбционных комплексов с учетом параметров адсорбента. По-видимому, наиболее перспективным в этом направлении будет развитие таких расчетных методов, в которых гамильтониан адсорбционного комплекса строится с учетом потенциала возмущения, даваемого молекулярными теориями адсорбции. [c.435]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология