Колебательные спектры двухатомных многоатомных молекул

Колебательное движение. Колебательные спектры многоатомных молекул. Многоатомные молекулы обладают большим числом степеней свободы колебательного движения по сравнению с двухатомными молекулами. Для линейных многоатомных молекул число степеней свободы колебательного движения будет [c.24]

Рассматривая колебания молекул, мы ограничились гармоническим приближением. Реальные колебания в большей или меньшей степени ан-гармоничны, т. е. не отвечают уравнению (11.58). Вследствие ангармоничности в колебательном спектре двухатомной молекулы помимо полосы с частотой Уд, называемой основной, или фундаментальной, появляются полосы обертонов-. 2Уд (первый обертон), Зу (второй обертон) и т. д., а в спектре многоатомной молекулы в месте с полосами нормальных колебаний и их обертонов ( 2Уд , Зу,,, и т. д.) присутствуют полосы составных частот ( Уд VgJ). [c.284]

В отличие от вращательно-колебательного спектра двухатомных молекул во вращательно-колебательном спектре многоатомных молекул наряду с Р- и / -ветвями наблюдается также и <Э-ветвь, которая соответствует переходам с Д/ = 0. [c.20]

Уже говорилось о связи колебательной структуры полос фотоэлектронных спектров со строением молекул и распределением электронной плотности (см. гл. VI 2.3). По форме и колебательной структуре полос можно делать выводы о характере орбитали, с которой удаляется электрон, не только для двухатомных, но и для некоторых многоатомных молекул. Когда электрон удаляется со связывающей орбитали, то из-за ослабления связи частота соответствующего валентного колебания в ионе будет ниже, чем в исход- [c.153]

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

Правила отбора и спектр многоатомной молекулы. Для многоатомной молекулы рассматривается активность в спектрах каждого из нормальных колебаний. Поэтому в отличие от двухатомных молекул здесь и неполярные молекулы типа СС или СОа имеют колебательные спектры поглощения. Активность данного колебания зависит от типа симметрии, к которому оно относится. [c.172]

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]

Вращательно-колебательные спектры двухатомных и простых многоатомных молекул, полученные с помощью кюветы большой длины. [c.129]

В книге кратко изложены основные результаты теории электронных, колебательных и вращательных состояний молекул (включая свободные радикалы), рассмотрены возможные переходы этих частиц из одних состояний в другие и спектры, возникающие при таких переходах, сведения о молекулярных постоянных, получаемые при интерпретации спектров. Помимо краткого изложения общих вопросов теории состояний и спектров молекул, книга содержит конкретные данные по спектрам, строению и молекулярным постоянным простейших двухатомных и многоатомных молекул, относимых автором к числу свободных, радикалов . В книге наиболее полно и основательно излагаются вопросы, относящиеся к этой области. Многие экспериментальные результаты получены самим Герцбергом и его сотрудниками. [c.6]

У многоатомных молекул и радикалов обрыв вращательной структуры в спектре испускания из-за предиссоциации наблюдался только в одном случае — у радикала HNO. Хотя обрыв структуры и был обнаружен у двух колебательных уровней (ООО и 010) возбужденного электронного состояния [19], невозможно сделать вывод о том, что граница предиссоциации позволяет определить диссоциационный предел, так как разность энергий предиссоциированных уровней довольно велика (/ 300 см" ) и имеет другой знак по сравнению с обычно наблюдаемым для двухатомных молекул (рис. 106). Однако нижний предиссоциированный уровень дает точную верхнюю границу для одной из энергий диссоциации радикала HNO Dq"< 2,11 эВ. [c.189]

В этой главе мы сначала обсудим спектроскопию двухатомных молекул — их вращательные, колебательные и электронные спектры, а затем — многоатомные молекулы, дисперсию оптического вращения и круговой дихроизм. [c.457]

Отличительной особенностью спектров комбинационного рассеяния (СКР) многоатомных молекул от спектров двухатомных молекул является то, что многоатомные молекулы обладают большим числом степеней свободы колебательного движения и, следовательно, в спектрах наблюдается большее число линий комбинационного рассеяния. Число степеней свободы колебательного движения атомов в молекулах определяется уравнением (1.68) или (1.69). [c.29]

В многоатомных молекулах, в отличие от двухатомных, в колебательных движениях участвуют одновременно все атомы и химические связи. Поэтому в случае многоатомной молекулы линия в ИК-спектре определяет не частоту колебания какой-либо связи в ней, а всей молекулы в целом, всех ее связей, каждая из которых вносит в колебание свой вклад, т. е. имеем сложные колебания. Приведенная на рис. 4.8 кривая колебательных состояний характерна только лишь для двухатомной молекулы. В сложных молекулах подобные кривые существуют дня каждой из связей форму же сложной молекулярной кривой потенциальной энергии представить достаточно сложно. Можно лишь сказать, что для сложной молекулы существует система колебательных уровней энергии для валентных (симметричных и асимметричных), а также деформационных колебаний. Не все колебания проявляются в ИК-спектре по различным причинам. Поэтому полная расшифровка ИК-спектров является труднейшей задачей и требует привлечения теоретических расчетов колебательных состояний. Кроме того, существуют многочисленные экспериментальные методы, помогающие отнесению полос в ИК-спектрах молекул к отдельным связям и группировкам атомов. Твердо установлено, что колебания таких связей, как С-Н, М-Н, 0-Н, 8-Н, -С=С-, -С=С-, —С—С—, -N=0, —С=М— и др., а также функциональных [c.116]

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]

Определение колебательных нулевых энергий и их изотопических смещений производится на основании анализа колебательных спектров соответствующих молекул. Однако, как показывают литературные данные [1], даже в простейшем случае двухатомных молекул вычисление нулевой энергии из колебательных спектров приводит у разных авторов к различным результатам, отличающимся друг от друга на величины порядка 1°/о. Аналогичные расчеты в случае многоатомных молекул вряд ли могут привести к более надежным результатам. [c.345]

Согласно уравнению (2. 6), частота колебания двухатомной молекулы пропорциональна корню квадратному из К/ х. Если К приблизительно постоянна для ряда двухатомных молекул, то частота обратно пропорциональна корню квадратному из ц. Это подтверждается данными для Нг, HD и Ог, приведенными в табл. 10 (ч. II). Если я примерно постоянна для ряда двухатомных молекул, то частота пропорциональна корню квадратному из К- Это положение иллюстрируется рядом HF, H I, НВг и HI. Эти простые правила, полученные для двухатомных молекул, полезны для понимания колебательных спектров многоатомных молекул. [c.23]

Книга всесторонне и доходчиво, а самое главное методологически правильно знакомит с теорией химической связи и результатами ее применения к описанию строения и свойств соединений различных классов. Сначала изложены доквантовые идеи Дж. Льюиса о валентных (льюис овых) структурах и показано, что уже на основе представлений об обобществлении электронных пар и простого правила октета при помощи логических рассуждений о кратности связей и формальных зарядах на атомах удается без сложных математических выкладок, как говорится на пальцах , объяснить строение и свойства многих молекул. По существу, с этого начинается ознакомление с пронизывающими всю современную химию воззрениями и терминами одного из двух основных подходов в квантовой теории химического строения-метода валентных связей (ВС). К сожалению, несмотря на простоту и интуитивную привлекательность этих представлений, метод ВС очень сложен в вычислительном отношении и не позволяет на качественном уровне решать вопрос об энергетике электронных состояний молекул, без чего нельзя судить о их строении. Поэтому далее квантовая теория химической связи излагается, в основном, в рамках другого подхода-метода молекулярных орбиталей (МО). На примере двухатомных молекул вводятся важнейшие представления теории МО об орбитальном перекрывании и энергетических уровнях МО, их связывающем характере и узловых свойствах, а также о симметрии МО. Все это завершается построением обобщенных диаграмм МО для гомоядерных и гете-роядерных двухатомных молекул и обсуждением с их помощью строения и свойств многих конкретных систем попутно выясняется, что некоторые свойства молекул (например, магнитные) удается объяснить только на основе квантовой теории МО. Далее теория МО применяется к многоатомным молекулам, причем в одних случаях это делается в терминах локализованных МО (сходных с представлениями о направленных связях метода ВС) и для их конструирования вводится гибридизация атомных орбиталей, а в других-приходится обращаться к делокализованным МО. Обсуждение всех этих вопросов завершается интересно написанным разделом о возможностях молекулярной спектроскопии при установленни строения соединений здесь поясняются принципы колебательной спектро- [c.6]

Сравнительная простота колебательных или колебательновращательных спектров двухатомных молекул обусловлена тем, что колебания происходят только вдоль линии, соединяющей ядра. В многоатомной молекуле происходят колебания всех атомов. Число колебательных степеней свободы у нелинейной молекулы, состоящей из N атомов, равно ЗЛ — 6, а у линейной SN — 5, так как у них отсутствует одна вращательная степень свободы. [c.56]

В 7.1 было показано, что Колебание двухатомной молекулы может рассматриваться как колебание единичного гармонического или ангармонического осциллятора, характеризуемого массой М (приведенная масса молекулы) и квазиупругой постоянной к. В отличие от этого уже трехатомная молекула обладает не одной, а несколькими колебательными степенями свободы. В связи с этим колебательный спектр многоатомной молекулы содержит целый набор линий и полос, частоты и интенсивности которых отражают все особенности ее сложного колебательновращательного движения. [c.51]

Исследование колебательных спектров изотопных разновидностей молекул может существенно облегчить отнесение полос, т. е. интерпретацию спектров, помогает в решении обратной колебательной задачи, т. е. нахождении силового поля молекулы. В адиабатическом приближении предполагается, что при изотопозамещении распределение электронной плотности, равновесные межъядерные расстояния, функция потенциальной энергии и силовые постоянные (матрица Р), через которые она выражается, остаются неизменными. Различия в массах ядер приводят лишь к изменению кинетической энергии, т. е. коэффициентов кинематического взаимодействия (матрица С), чем и обусловливаются различия колебательных частот изотопных разновидностей молекул. Эти различия, вообще говоря, должны быть те.м значительнее, чем больше отношение масс изотопов т /т (индексом обозначены величины, относящиеся к более тяжелому изотопу). Поэтому наибольший изотопный эффект дает, например, замещение атома водорода (протия) на тритий и дейтерий. Для двухатомных молекул X—Н (или, приближенно, для такой связи в многоатомной молекуле), исходя из выражения для гармонической частоты [c.227]

Изотопный эффект. Колебательные изотопные сдвиги в электронных спектрах нелинейных -многоатомных молекул предсказать нетаклегко, каку двухатомных молекул (см [III], стр. 181). Однако наблюдение этих сдвигов часто имеет очень большое значение для однозначного определения носителя спектра. Наличие изотопного сдвига при замещении какого-либо атома на его изотоп в исходном соединении говорит о том, что данный атом входит в состав исследуемого радикала. Таким путем было точно установлено наличие одного (и только одного) атома углерода в носителях спектров, которые, как теперь известно, обусловлены радикалами СН2, N N, HN N и др. Если в радикале содержится несколько одинаковых атомов, то замещение половины всех атомов на изотопную модификацию приводит к появлению нескольких изотопных полос вместо одной полосы для обычного изотопа. Так, при использовании смеси изотопов 12С и 13С в отношении 50 50 в основной полосе радикала Сз (стр. 19) около 4050 А появляется вместо одного шесть кантов. Это однозначно свидетельствует о том, что в радикале — носителе спектра должно быть три атома углерода. Аналогично у полосы 2160 А радикала СНз наблюдаются четыре канта, если применяется смесь водорода с дейтерием в отношении 50 50 отсюда следует, что в соответствующей молекуле имеется три атома водорода. Подобным же образом было точно установлено наличие двух атомов водорода в спектрах, относимых в настоящее время к радикалам СНгиЫНг, или наличие двух атомов азота в спектре радикала N N. [c.162]

S i II h а S. P. Колебательно-вращательные спектры двухатомных и простых многоатомных молекул нри больших толщинах поглощающего слоя. III. Спектр циклопропана (СдНв) от 2,3 до 0,6//. J. СЬеш. Pliys., 1950, 18, Л 2, 217—221. [c.675]

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]

Колебательно-вращательные спектры линейных многоатомных радикалов очень похожи, конечно, на спектры стабильных линейных молекул (см. [II], гл. IV), если их основные электронные состояния относятся к типу Е. В этом случае вращательная структура колебательных переходов Ей—Е и Пц—Е для симметричных молекул должна быть в инфракрасной области совершенно такой же, как у электронных полосЕ — Е иП — Е двухатомных радикалов. Для симметричных линейных молекул типа ХУг только колебания va и V3 активны в инфракрасной области (рис. 53). Для несимметричных молекул все колебания активны в инфракрасной области (индексы g тя. и должны быть опущены). У радикалов такие спектры в газовой фазе еще не найдены, однако в твердой матрице при очень низкой температуре фундаментальные частоты в инфракрасной области были получены для ряда свободных радикалов, особенно Миллиганом и Джекоксом. Естественно, при этих условиях вращательная структура не наблюдается.- [c.99]

Герцберг Г., Спектры и строение двухатомных молекул, пер. [ англ., М., 1949 его же, Колебательные и врашате льнтле тектры многоатомных молекул, иер, с англ., М., 1949 его же, Электронные снектры и строение многоатомных молоку.т, lu p, < анг. 1., NI,, Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная [c.349]

Значительно сложнее, чем у атомов, характер изотопных эффектов, проявляющихся в электронных, колебательных и вращательных спектрах молекулах. Здесь также проявляются изотопические сдвиги в частотах спектральных линий и изотопнозависимый характер их расщепления, однако, особенно в случае многоатомных молекул, все эти эффекты, весьма сложны для описания (подробнее см. [29-32]). Здесь же мы только отметим, что наиболее просто изотопический сдвиг может быть определён для колебательных уровней двухатомных молекул, поскольку в этом случае смещение частоты колебаний Аи просто связано с изменением её приведённой массы [c.32]

Колебательные спектры многоатомных молекул весьма сложны, и отнесение полос в этих спектрах к колебаниям отдельных связей (групп) при проведении структурно-группового анализа — непростая задача. В этом случае полезно исследовать колебательные спектры изотопозамещенных молекул. При изотопном замещении потенциальная энергия молекул, а следовательно и силовые постоянные не меняются, различие в частотах изотопозамещенных молекул обусловлено лшпь эффектом масс. У двухатомной молекулы относительное смещение частот будет определяться в соответствии с уравнением (11.61) соотношением [c.294]

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]

Кинетические методы исполь 1уются в основном для определения энергии диссоциации связей многоатомных молекул. Для многих двухатомных молекул значения энергии диссоциации находят, помимо термических методов, изучая электронное возбуждение, создаваемое излучением (спектры) и электронным ударом. Наиболее точные значения >о получают исходя из спектров молекул. Подробно об этом см, в работах [3, 11]. Напомним лишь, что когда в спектре наблюдается граница между полосами колебательных переходов возбужденной молекулы и сплошным спектром диссоциации, энергия диссоциации определяется по частоте V границы. Один из двух атомов, образующихся при диссоциации [c.17]

Рассмотренная выше реакция приводит к образованию молекул кислорода на высоких колебательных уровнях основного электронного состояния. Такое хемивозбуждение не сопровождается хемилюминесценцией, так как для гомоядерных молекул колебательно-врашательные переходы запрещены. В этих случаях для измерений используется поглощение в электронном спектре. Для реакций, в которых происходит возбуждение гете-роядерных двухатомных (или многоатомных) молекул, эти переходы разрешены. Обертоны переходов приходятся на ближнюю инфракрасную область. Реакции такого типа принято считать хемилюминесцентными анализ спектрального состава излучения позволяет в принципе установить детальный механизм реакции. [c.148]

Образование колебательно-возбужденных частиц исследовалось также методом импульсного фотолиза. В процессе фотохимической диссоциации молекул почти всегда возникают возбужденные частицы, которые, однако, иногда трудно обнаружить по спектру поглощения. Релаксация многоатомных молекул и радикалов происходит чрезвычайно быстро в результате переходов с участием низкочастотных изгибных колебаний, и даже колеба- -тельно-возбужденные двухатомные молекулы гидридов трудно регистрировать из-за быстрой V—Т-релаксации и V—V-обменз при столкновениях молекул гидридов. Один из наиболее показательных примеров химических реакций-—образование N0 с 11 при диссоциации NO I [56] при этом удалось исследовать ряд V—V-процессов. В работе [165] изучены некоторые особенности образования колебательно-возбужденных радикалов N при фотолизе ( N)2 и NBr. При фотолизе S2 и СЗег возникают возбужденные радикалы S и Se [59]. [c.311]

Оценка расстояний между максимумами Р-, Р-, -структуры колебательно-вращательных полос поглощения многоатомных молекул, хотя и более сложна и приближенна, чем у двухатомных молекул, также. может быть полезной. Следует заметить, что до сих пор данные о контурах вращательной структуры колебательно-вращательных полос получали в основном из ИК спектров. Однако иснользование мощных лазеров для возбуждения спектров КР облегчает получение аналогичных данных о колебательно-вращатель-ных полосах в спектрах газов и методом КР света. Особенности вращательной структуры в колебательных спектрах КР не рассматриваются, так как ее изучение методом спектроскопии КР пока еще проводилось мало. [c.219]

Подавляющее число спектров испускания связано с излучением двухатомных молекул. Однако известно небольшое количество систем, которые являются результатом излучения трехатомных и многоатомных молекул. В ряде случаев такие системы наблюдались в спектрах поглощения. Оказывается, что большинство возбужденных электронных состояний многоатомных молекул неустойчиво, и поэтому спектры, соответствующие переходам с участием такого рода состояний, не могут быть обнаружены в излучении, в поглощении же наблюдаются только сплошные спектры. В тех же случаях, когда можно наблюдать спектры мн()гоатомных молекул, картина очень сложна и хотя некоторые из этих спектров, как, например, спектры lOj и бензола, имеют довольно правильный характер и могут быть, во всяком случае частично, проанализированы, в общем случае анализ неосуществим. За исключением спектров небольшого числа линейных молекул, которые могут быть рассмотрены теоретически таким же образом как и двухатомные, об электронной и вращательной структуре таких спектров известно очень мало. Анализ колебаний усложняется большим числом частот колебаний трехатомная молекула обладает тремя колебательными степенями свободы, а молекула из N атомов имеет 3iV — 6 степеней правда, число различных частот будет меньше этого числа, если молекула обладает большой степенью симметрии. Попытки вывести правила для определения изменения колебательного квантового числа при электронных переходах были сделаны Герцбергом и Теллером [143] и Ку [180], которые нашли, что разрешенными являются только некоторые из возможных полос. Однако их выводы расходятся с результатами исследования спектра поглощения SO2, и развитие теории может быть, вероятно, осуществлено только после дальнейшей экспериментальной работы. [c.37]

ДЛЯ двухатомных молекул яеляются полосы Шумана-Рунге. У трехатомных молекул возможно, кроме того, и изменение формы при сохранении равновесных расстояний, причем такое изменение также вызовет смещение области поглощения в сторону более высоких частот, а излучения — в сторону более низких. Поэтому следует ожидать, что заметное различие в расположении спектров поглощения и излучения будет особенно часто наблюдаться в случае трехатомных и многоатомных молекул. Так, например, полосы послесвечения двуокиси серы (Гейдон [98]), которые, по данным анализа спектра, связаны с переходом на основной уровень и расположены примерно около 4300 А, тогда как поглощение света этими молекулами наиболее интенсивно около 3000 А. Таким образом, большое различие в расположении области поглощения СОз 1700 А) и области испускания (3000—5000 А) может быть объяснено, если принять, что форма или размеры молекул СОг в двух электронных состояниях очень заметно отличаются. Сильное изменение конфигурации молекул может затруднить возбуждение при электронном ударе (см. стр. 40), что может объяснить отсутствие спектра в разрядной трубке, так же как это имеет место в случаях кислородных полос Шумана-Рунге и послесвечения ЗОг. Па основании приведенных выше рассуждений мы примем, что носителем спектра полос пламени является молекула СОд и что полосы соответствуют переходам на достаточно богатые энергией колебательные уровни основного состояния. [c.103]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология