Поглощения спектры микроволновые

Молекулярным спектром называют совокупность полос или линий в оптической (УФ, видимой, ИК) и микроволновой (МВ) областях электромагнитных волн, возникающих в результате изменения энергии молекул при поглощении, рассеянии или испускании электромагнитного излучения. Соответственно различают молекулярные спектры поглощения (абсорбционные), комбинационного рассеяния (КР) и испускания (эмиссионные). Молекулярные спектры, наблюдаемые в оптической области, называют оптическими, в МВ — микроволновыми. Вид и структура спектров определяются строением, энергетическими и электрическими свойствами молекул. Частоты молекулярных спектров соответствуют квантовым переходам между различными энергетическими уровнями энергии и подчиняются соотношению (13.3). [c.241]

Молекулы имеют электронные энергетические уровни, колебательные энергетические уровни и вращательные энергетические уровни. Переходы между вращательными уровнями попадают в микроволновую область спектра переходы между колебательными уровнями-в инфракрасную область, а переходы между электронными уровнями-в видимую и ультрафиолетовую области спектра. Инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния используются для наблюдения внутримолекулярных колебательных переходов. Поглощение света молекулами в видимой и ультрафиолетовой частях спектра обусловлено электронными переходами. График зависимости интенсивности этого поглощения от длины волны света называется спектром поглощения. [c.596]

На рис. 13-32 показана обобщенная диаграмма энергетических уровней произвольной молекулы. На ней изображены два электронных уровня, Еу и 2, а также относящиеся к ним колебательные и вращательные уровни. Обычно расстояния между электронными энергетическими уровнями намного превышают расстояние между колебательными уровнями, которые в свою очередь намного больше расстояний между вращательными уровнями. Электронные переходы молекулы (т. е. переходы с одного электронного уровня на другой) соответствуют поглощению или испусканию электромагнитного излучения в видимой и ультрафиолетовой частях спектра колебательные переходы соответствуют поглощению или испусканию излучения в ближней инфракрасной и инфракрасной областях спектра, вращательные переходы отвечают поглощению или испусканию излучения в дальней инфракрасной и более длинноволновых, вплоть до микроволновой, областях электромагнитного спектра. [c.585]

По правилу отбора для спектров поглощения в микроволновой и дальней ИК-области Д/ = / — j" = +1. Положение линий во вращательном спектре может быть записано в виде [c.22]

Чем можно объяснить различие в характере спектра поглощения одного и того же вещества в различных областях спектра (микроволновая, ИК-, видимая и УФ-области) [c.5]

Величины 0),. и Ыс о получили название колебательных постоянных. Их определяют по ИК-спектрам поглощения, спектрам комбинационного рассеяния света (см. разд. 7.3), микроволновым спектрам (см. разд. 7.4), а иногда по спектрам поглощения и испускания в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. [c.169]

Выш.е уже упоминалось о возможности использования магнитного поля для обнаружения парамагнетизма, вызываемого наличием неспаренных электронов в радикалах (см. стр. 277). По идее этот подход очень прост, однако возможность его практического использования связана с рядом значительных технических трудностей кроме того, этот подход не обеспечивает достаточной чувствительности и.позволяет обнаруживать радикалы только при их высоких концентрациях. Поэтому для обнаружения радикалов обычно предпочитают пользоваться другими, более чувствительными методами. Наиболее широкое применение получил метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), основанный на способности электрона ориентироваться в зависимости от спинового квантового числа ( + 1/2 или —1/2) либо по направлению магнитного поля, либо в противоположном направлении. Таким образом, в магнитном поле неспаренный электрон может существовать в одном из двух энергетических состояний, переход между которыми приводит к характерному поглощению в микроволновой области спектра. Этот метод позволяет обнаруживать промежуточные радикалы, присутствующие 8 крайне низких концентрациях ( 10" моль). [c.284]

Вращательные энергетические уровни расположены обычно очень тесно , так что излучения весьма низкой энергии, например, такого, которое генерируется радиопередатчиками, работающими в микроволновом диапазоне, достаточно для того, чтобы изменить энергию молекулярного вращения. Поскольку электронные и колебательные уровни энергии отстоят друг от друга гораздо дальше и изменения между ними вызываются излучением гораздо более высокой энергии, микроволновое поглощение может быть охарактеризовано как почти чистый вращательный спектр. Микроволновые спектры дают возможность получить сведения о вращательном моменте инерции и из них — значения длин связей и углов между связями для простых молекул. Однако микроволновая спектроскопия требует применения довольно сложной аппаратуры и интерпретация спектров сравнительно трудна по этой причине микроволновое поглощение до настоящего времени не используется в органической химии в качестве повседневного аналитического метода. [c.35]

Явление поворотной изомерии было открыто в 1932 г. Кольраушем с помощью спектров комбинационного рассеяния. В настоящее время наличие поворотных изомеров в большом числе соединений твердо установлено путем исследования их инфракрасных спектров поглощения, спектров комбинационного рассеяния и в последнее время также спектров высокого разрешения ядерного магнитного резонанса и микроволновых вращательных спектров. Существо- [c.51]

Квантовое число верхнего уровня может принимать значения / = 1, 2, 3,. .. При поглощении энергии волновое число пропорционально квантовому числу того вращательного уровня, на который переходит молекула. В далекой инфракрасной и микроволновой областях спектра появляются группы линий, расположенные на равных расстояниях друг от друга. Разрешены переходы А/ = 1. Чисто вращательным спектром поглощения обладают только полярные молекулы, гомоядерные двухатомные молекулы такого спектра не дают. [c.344]

Рис. 6.8. Спектр поглощения в микроволновой области.

Поглощение в микроволновой и ИК-областях. Слагаемые в уравнении (24-1) расположены в порядке уменьщения энергии в среднем энергия каждого последующего слагаемого отличается от энергии предыдущего на два порядка. Чисто вращательный спектр поглощения, свободный от электронных и колебательных переходов, можно получить под действием микроволнового излучения, энергия которого меньше энергии ИК-излучения. Спектроскопическое изучение газообразных веществ в этой области важно для накопления фундаментальных сведений о поведении молекул однако применение микроволновой абсорбции для решения аналитических задач ограниченно. [c.138]

В заключение необходимо отметить, что эмиссионные молекулярные спектры успешно применяются для обнаружения промежуточных соединений (радикалов) в пламенах, газоразрядной плазме и газах, нагретых до высоких температур. Такие двухатомные молекулы, как ОН, СЫ, СН, N0, Сг и др., излучают в видимой и ультрафиолетовой областях весьма характерные электронно-колебательные спектры, которые чрезвычайно легко поддаются интерпретации и количественному измерению. Спектрами излучения радикалов пользуются для качественного их обнаружения и примерной количественной оценки. Вполне возможно использование для этой цели также и спектров поглощения радикалов в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, а также инфракрасных спектров поглощения (колебательные спектры) и вращательных спектров поглощения в микроволновой области спектра. [c.16]

Микроволновая спектроскопия. Поглощение в микроволновой области происходит в результате чисто вращательных переходов. Поэтому спектр поглощения газа в этой области дает возможность вычислить моменты инерции молекулы. [c.560]

В действительности спектр сигналов спин-метки отражает поглощение ею микроволновой энергии. Резонансные условия, в которых происходит это поглощение, достигаются путем размещения образца, содержащего спин-метки в резонаторе ЭПР-спектрометра, где через образец под прямым углом друг к другу проходят магнитное поле и микроволновое облучение. Когда частота микроволновой энергии и магнитное поле Н достигают значений собственной энергии, наступает поглощение и сигнал может быть зарегистрирован. При обработке спектров учитываются амплитуда сигнала, ширина линии, расстояние между линиями. С помощью точного измерения амплитуды и ширины линии может быть вычислен показатель Tq. Показатели, связанные с трансляционной диффузией, могут быть вычислены по данным ширины линии спектра. Все эти параметры описаны более полно в представленных подразделах. [c.304]

Дополнительно к этим прямым измерениям разности энергий уровней квадруполя за счет поглощения энергии радиочастотного излучения та же информация может быть получена из тонкой структуры в чистом вращательном (микроволновом) спектре газа. Различные ядерные ориентации дают несколько различающиеся по величине моменты инерции, что приводит к тонкой структуре в микроволновом спектре. Могут быть проведены непосредственные измерения поглощения энергии ра- [c.265]

Определите момент инерции и вращательную постоянную (м ) молекулы O S, если в микроволновой области спектра в спектре по глощения наблюдаются максимумы поглощения (м ) 81, 143 121 714 126, 686 202, 886. Молекула O S линейная, тип симметрии [c.30]

В ИК и микроволновой областях исследуется поглощение газообразных веществ Вгг, ССЬ, СеНе, НгО. Укажите, для каких из этих веществ будет наблюдаться колебательный и для каких — вращательный спектр. [c.8]

Многие экспериментальные значения высоты потенциального барьера были получены С использованием методов микроволновой спектроскопии (изучение спектров поглощения молекул газа в области длин волн около 1 см). Эти значения (13,8 кДж-моль- для НзС—СН Р и 13,3 кДж-моль- для НзС—СНРг) оказались близкими к значениям для этана соответствующие значения для НзС—СН2С1 и НзС—СНзВг несколько выше, причем каждое из них равно 14,9 кДж-моль . Устойчивой формой молекулы во всех этих случаях является шахматная конформация (связи находятся с противоположных сторон оси С—С, как показано на рис. 7.5). Неустойчивая форма, получаемая поворотом метильной группы на 60° вокруг связи С—С, называется заслоненной конформацией. [c.187]

Вращательный спектр поглощения наблюдается только у веществ, находящихся в газообразном состоянии. Это обусловлено тем, что энергия межмолекулярного взаимодействия между молекулами в жидком и твердом состоянии вещества превышает энергию вращения. Чисто вращательные спектры поглощения наблюдаются в микроволновой и дальней инфракрасной (ИК) области спектра. [c.8]

Микроволновая спектроскопия. В микроволновой области фотоны имеют длины волн от 30 до 0,06 см (V от ЫО до 5-10 1 секг ) и соответственно энергии — от 4 до 2000 дж1моль. В этой области спектра энергия фотона мала, поэтому возникают изменения только во вращательном движении, что дает возможность вычислять моменты инерции молекул. Поглощение энергии происходит при определенных частотах, которые и используются для определения моментов инерции газообразных молекул. [c.67]

Если использовать излучение порядка 0,1 — 100 см (дальнюю ИК и микроволновую область), то = А кол = 0 и проявляются чисто вращательные спектры. Колебательные и вращательные переходы можно наблюдать в спектрах поглощения, испускания н комбинационного рассеяния. При этом спектры КР наблюдаются не в ИК- и микроволновой, а в видимой области спектра, что существенно меняет технику эксперимента. [c.267]

Развертывая магнитное поле В при заданной частоте, добиваются условия резонанса (8.94) и связанного с ним поглощения микроволнового излучения. Порядок значений А в спектрах ЭПР, отличающихся высокой чувствительностью, составляет 10" к Дж/моль. [c.313]

Колебательные постоянные азе и ЫеХе, ч>еУе определяются по электронным спектрам испускания и поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях, инфракрасным спектрам поглощения, спектрам комбинационного рассеяния и, в последние годы, по микроволновым спектрам в субмиллиметровом, миллиметровом и, менее точно, сантиметровом диапазоне . [c.13]

Уравнения (4.66) — (4.68) для энергии взаимодействия справедливы и в классической и в квантовой механике. Различие состоит лишь в расчете моментов (г и 0, причем эти моменты могут быть вычислены только квантовомеханическими методами, тогда как с помощью классической механики этого сделать нельзя. Другими словами, плотность заряда р должна быть найдена с помощью квантовомеханических расчетов. Практически такие расчеты трудно выполнить с желаемой точностью, поэтому предпочтение отдается экспериментальному определению моментов. Дипольный момент можно определить по диэлектрическим свойствам или, например, по эффекту Штарка в микроволновом спектре. Молекулярным дипольным моментам посвящена обширная литература компактный обзор по этому вопросу приведен в работе Уэтерли и Уильямса [57]. Определить экспериментально квадрупольный момент гораздо сложнее. Для этого используются такие обусловленные давлением эффекты, как уширение микроволнового спектра и поглощение в инфракрасной части спектра. Обзор всех этих методов приводится в работе Букингема [55]. Около половины известных в настоящее время [c.196]

Экспериментальные методы определения гeoмeтpи .e кoгo строения свободных молекул основываются на чисто вращательных спектрах поглощения в микроволновой области и комбинационного рассеяния света, а также дифракции быстрых электронов на струе пара. [c.83]

Природа взаимодействия столь различающихся по энергии квантов с веществом принципиально неодинакова. Так, излучение уквантов связано с ядерными процессами, излучение квантов в рентгеновском диапазоне обусловлено электронными переходами во внутренних электронных слоях атома, испускание квантов УФ- и видимого излучения или взаимодействие вещества с ними — следствие перехода внешних валентных электронов (сфера оптических методов анализа), поглощение ИК- и микроволновых квантов связано с переходом между колебательными и вращательными уровнями молекул, а излучение в ра-диоволновом диапазоне обусловлено переходами с изменением ориентации спинов электронов или ядер атомов. Для решения разнообразных задач наибольшее значение имеют спектральные методы анализа, оперирующие с излучением рентгеновского, оптического, ИК- и радиоволнового диапазонов. В данном практическом руководстве по физико-химическим методам анализа рассматриваются оптические методы, которые традиционно делятся па оптическую атомную и оптическую молекулярную спектроскопию. В первом случае аналитические сигналы в области спектра от 100 до 800 нм являются следствием электронных переходов в атомах, во втором — в молекулах. [c.7]

Д иметилбутадиен-1,3 СН2ССН3—СН3ССН2. Эта молекула не имеет дипольного момента [28] при низких температурах . Никаких полос поглощения в микроволновой области найдено не было [18]. Вращательные постоянные молекулы не известны. Отсутствие дипольного момента говорит в пользу плоского транс-кзомера, как основной изомерной конфигурации молекулы. Электронографические измерения [29] в пределах амплитуды крутильных колебаний ( 9 ) согласуются с плоским транс-строением молекулы, однако найденные в этой работе структурные параметры, очевидно, нельзя считать надежными, ввиду того, что молекула имеет несколько близких межатомных расстояний. Колебательные УФ-спектры отнесены к трансформе [30—33]. Отнесение колебательных спектров подтверждено расчетом [34]. Таким образом, основной изомерной формой молекулы 2,3-диметилбутадиена-1,3 является, по-видимому, транс-форма, но строгого доказательства этому нет, поскольку дефект инерции не измерен. [c.340]

Исследование конформации молекул было вскоре распространено и на другие соединения, причем при этом пользовались, кроме термодинамического метода, и другими физическими методами, как, например, дифракцией электронов в газообразных веществах, интерференцией рентгеновских лучей в кристаллических веществах, измерением дипольных электрических моментов и исследованием длин волн и интенсивности поглощения в микроволновых и инфракрасных спектрах и в спектрах комбинационного рассеяния. При этом было установлено, что у большинства соединений, среди которых гексафторэтан ГзС—СРз и гексахлорэтан С1зС —СС1з, устойчивыми формами являются заторможенные конформации. Аналогично атомы углерода в кристалле алмаза расположены, как в заторможенной конформации. [c.96]

Термодинамические свойства ионов, связанные с колебательными движениями, определяются частотами колебаний (более точно набором колебательных постоянных), число которых зависит от количества колебательных степеней свободы. Указанные величины находят но электронным спектрам испускания и поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях инфракрз1сным спектрам поглощения спектрам комбинационного рассеяния микроволновым спектрам в санти-, МИЛЛИ- и субмиллиметровом диапазонах, а также при использовании некоторых других методов. Частоты, установленные различными методами, согласуются между собой и определяются с достаточно высокой точностью. Наряду с частотами колебаний, найденными из экспериментальных данных, при проведении расчетов широко используют оцененные значения. Частоты колебаний большого числа ионов приведены в работах [63, 65—69] и др. Зависимость частот колебаний от различных факторов имеет сложный характер и подробно обсуждена в специальной литературе [66—71]. Там же приведены характеристики групп симметрии многоатомных и комплексных ионов и формы их колебаний. [c.28]

Со времени открытия 5-минут1шх колебаний Солнца они интенсивно изучаются многими группами исследователей [42]. При наблюдениях период 5-минутных колебаний подвергается случайным флуктуациям в диапазоне примерно 3-7 мин. Такие кажущиеся флуктуации периода являются результатом интерференции большого числа колебаний разных частот со, с различшзш горизонтальным волновым числом К и различными амплитудами. Наблюдения с высоким пространственным и временным разрешением определили спектр мощности периодического сигнала в координатах К , ш в виде отчетливо разделенных полос. Наблюдаемые колебания захватывают лишь внешние слои конвективной зоны, но потенциально несут информацию о строении Солнца вплоть до ее нижней границы, которая определяется условием конвективной устойчивости. Собственные колебания Солнца с периодами 7-70 мин были зарегистрированы в периоды 41 мин в записях солнечного микроволнового излучения 50 мин в разности интенсивностей солнечного радиоизлучения на двух близких частотах при изучении более длинных записей этот период распался на два -около 57 и 33 мин в среднем поле скоростей в фотосфере были зарегистрированы колебания с периодом примерно 40 мин в доп-леровском смещении солнечной линии поглощения уста1ювлены колебания с периодами 58 и 40 мин в верхних слоях земной атмосферы с периодами 11,7 0,1 12,7 0,1 15,8 0,2 23,2 0,2 33 1 мин были обнаружены вариации потока гамма-квантов. Наиболее детальные результаты получены Хиллом и его коллегами [44]. [c.67]

Выведите формулу для расчета межъядерного расстояния в двухатомной молекуле с массами ядер т и trii на основании данных микроволнового спектра поглощения газа (А(о — средняя разность волновых чисел соседних линий спектра). [c.7]

Измеряя поглощение микроволнового и 5лучения ири непрер )1в-ном изменении поля, получают спектр ЭПР, типичный пример которого приведен на рис. 14.5. Его ьид обусловлен тем, что он записывается в форме первой производной поглощения с15/(1й, где 5 сигнал, а В — приложенное поле. Образец может быть газообразным, жидким или твердым. [c.249]

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]

Опыт пока зывает, что ИК-спектр соединения NSF3 содержит шесть интенсивных полос поглощения, которые могут быть отнесены к колебаниям приведенных на рис. 7.27 (а—д) фрагментов различных структур. Однако частоты vi, V2, V3, V5 имеют Р-, Q- и R-вет-ви, что позволяет отнести молекулу NSF3 к типу симметричных волчков, имеющих структуру г или д. На основании данных исследования микроволнового спектра и масс-спектра выбор пал на вариант г, поскольку найденный таким путем небольшой момент инерции NSF3 нельзя было объяснить, не предположив, что наиболее тяжелый атом серы расположен около центра массы. [c.189]

Определить момент инерции вращения / в кг-м (в г-сль ) и вращательную постоянную В в ж- (в см ) молекулы OS, используя данные микроволнового спектра поглощения v-10- , el - 2 325,9 36488,8 48651,6 60814,1. [c.27]

Вращательные спектры. Излучение в дальней инфракрасной и микроволновой областях дает вращательные спектры молекул в чистом виде. Эти спектры, как правило, спектры поглощения, а не испускания. Чисто вращательные спектры могут давать лишь молекулы с постоянным электрическим моментом диполя. Бездипольные молекулы типа На, Ог, N2 и другие не способны поглощать или испускать свет при изменении состояния вращения, т. е. они не дают ИК-спектров вращения. Это в какой-то мере ограничивает практическое использование ИК-спектров вращения. [c.175]

Спектрометр ЭПР регистрирует поглощение энергии, которое происходит при возбуждении электрона его переходе с низшего на более высокий уровень. Различие в энергии очень мало, для возбуждения используется микроволновое излучение. Обнаружение сигнала является доказательством присутствия радикальной частицы, поскольку молекулы без неспаренного электрона не дают спектра ЭПР. Таким образом, спектроскопия ЭПР является специфическим методом обнаружения радикальных частиц. Этот метод может также давать информацию, выходящую зя рамки простого обнаружения радикальных частлц. Как и в большинстве других спектроскопических методов, из детального анализа полосы поглощения можно получить структурную информацию. Одним из определяемых параметров является фактор g. Эта величина определяется разностью энергий между двумя спиновыми состояниями с учетом напряженности магнитного поля в спектрометре [c.450]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология