Молекулы, энергетические переходы

Положение МО на таких энергетических диаграммах также определяется на основании квантово-химических расчетов электронной структуры молекул. Для сложных молекул число энергетических уровней МО на энергетических диаграммах велико, однако для конкретных химических задач часто важно знать энергии и состав (т. е. коэффициенты С( разложения МО ЛКАО) не всех молекулярных орбиталей, а только наиболее чувствительных к внешним воздействиям. Такими орбиталями являются МО, на которых размещены электроны самых высоких энергий. Эти электроны могут легко взаимодействовать с электронами других молекул, удаляться с данной МО, а молекула будет переходить в ионизированное состояние или видоизменяться вследствие разрушения одних или образования других связей. Такой МО является высшая занятая молекулярная орбиталь (ВЗМО). Зная число молекулярных орбиталей (равно суммарному числу всех АО) и число электронов, нетрудно определить порядковый номер ВЗМО [c.111]

Инфракрасные спектры молекул — результат энергетических переходов между различными колебательными, вращательными и реже электронными уровнями под действием электромагнитного излучения. Эти переходы значительно различаются по энергиям примерно от 0,4 до 140 кДж/моль. Соответственно различают ближнюю ИК-область в диапазоне примерно от 0,8 до 2,5 мкм (12 500—4000 см- ), в которой наблюдаются электронные и колебательные переходы основную или среднюю ИК-область от 2,5 до 16 мкм (4000—625 см ), связанную в основном с колебаниями молекул, и дальнюю, или длинноволновую, ИК-область от 16 до 200 мкм (625—50 см ), в которой наблюдаются вращательные переходы, колебания в тяжелых молекулах, в ионных и молекулярных кристаллах, некоторые электронные переходы в твердых телах, крутильные и скелетно-деформационные колебания в сложных молекулах, например в биополимерах. В настоящее время наибольшее развитие получила спектроскопия в средней ИК-области, в которой работает большинство серийных приборов. [c.199]

Действие лазеров основано на энергетических переходах в квантовой системе [9]. При прохождении через среду световой волны с частотой V, соответствующей разности каких-либо двух энергетически уровней К г и атомов или молекул, выполняется соотношение [c.97]

Схема энергетических переходов молекулы при поглощении монохроматического излучения и при рассеянии излучения молекулой представлена на рис. 11. Так как интенсивность линий зависит от количества молекул, поглощающих энергию монохроматического излучения, то антистоксовые линии в спектре комбинационного [c.22]

При переходе молекул с нулевого энергетического уровня на колебательный квантовый уровень о= 1 в спектре поглощения получается полоса, которая обусловлена поглощением, связанным с основным тоном колебательного спектра молекулы. При переходе на уровень, для которого и = 2, 3 и т.д., получается первый, второй и т. д. обертоны. Таким образом, [c.70]

Введение. Эта глава в основном посвящена рассмотрению растворимости твердых веществ в жидкостях и жидкостей в жидкостях. Процесс растворения в некоторой степени аналогичен процессу испарения. При растворении, как и при испарении, частицы данного вещества (молекулы, ионы) переходят в смежную фазу благодаря их тепловому движению. Термодинамически это означает, что влияние энтропийного фактора обычно преобладает в данных условиях над влиянием энергетического фактора. [c.329]

Тройка слева от скобки означает триплет, единица — синглет. При переходе одного и того же типа энергия трип-летного состояния всегда меньше энергии соответствующего синглетного состояния. Переход типа и — я требует обычно затраты меньшей энергии, чем переход я—я. Это позволяет нарисовать следующую схему электронных уровней и энергетических переходов для формальдегида и других аналогичных возбужденных молекул, содержащих [c.277]

Инфракрасные спектры возникают в результате взаимодействия вещества с электромагнитными колебаниями определенной частоты. Инфракрасное излучение сообщает молекуле, находящейся в основном электронном состоянии, энергию, необходимую для переходов между вращательными и колебательными уровнями энергии. Характеристические полосы поглощения (или отражения) в инфракрасных (ИК) спектрах связаны с энергетическими переходами [c.157]

Проанализируем процесс адсорбции, в котором алифатическая цепь молекулы ПАВ переходит из водной фазы в органическую, а полярная группа остается в воде. Изменение энергетического состояния при этом можно оценить на основе данных о растворимости углеводородов в воде. Свободная энергия растворения. углеводородов аддитивна и равна на атом водорода 0,42 ккал [37]. Следовательно, работа адсорбции пз водной фазы в системе вода — [c.430]

Как указывалось выще, электронные спектры люминесцирующих веществ обусловлены энергетическими переходами между невозбужденным и возбужденным состоянием молекул, атомов или ионов. Переходы из основного в возбужденное состояние характеризуются спектром поглощения, а обратные переходы — спектром испускания (люминесценции). [c.90]

Напишите выражение для вращательной энергни двухатомной. молекулы и укажите, на какую величину может меняться вращательное квантовое число при энергетических переходах вследствие взаимодействия с электромагнитным излучением. [c.6]

На первой стадии (высокоскоростной) молекулы А и В сталкиваются с другими молекулами и переходят в энергетически возбужденное состояние А и В. Скорость реакции на второй стадии относительно невелика и лимитирует общую скорость процесса. Концентрации активных молекул малы, т. е. Сд Гд, и На стадии активности [c.283]

Происхождение электронных спектров поглощения жидких сред различно. В одних случаях электронный спектр образуется как результат возбуждения молекулы и перехода ее на более высокий дискретный энергетический уровень. Такой спектр достаточно избирателен и может быть использован для анализа. В других случаях при поглощении света молекулы распадаются. Полученный [c.178]

Таким образом, всегда (для любого атома или молекулы) при переходе с одного дозволенного энергетического уровня на другой испускается один квант. Все выводы относительно квантовых чисел I и т функций (см. стр. 448) сохраняются для рассматриваемого случая. [c.445]

Каждый спектр связан с вполне определенными энергетическими переходами. Вращательные движения молекул требуют наименьших энергий возбуждения (порядка 0,4 кДж/моль), поэтому в далекой ИК области наблюдаются вращательные спектры. По мере увеличения энергии возбуждения (около 42 кДж/моль) в молекулах возникают [c.42]

Охарактеризуйте пространственную направленность связей С—Н в кресловидной конформации циклогексана. С помощью энергетической диаграммы опишите процесс инверсии молекулы циклогексана (переход из одной кресловидной конформации в другую через промежуточные конформации полукресла и твист ). Изобразите предпочтительную конформацию для метилциклогексана. [c.110]

Происхождение молекулярных спектров поглощения. Молекулы, как и атомы, могут находиться только в определенных энергетических состояниях, например Ео, Е, Ei,. . ., Еп. Если излучение определенной длины волны проходит через вещество не поглощаясь, то, конечно, энергетическое состояние молекул этого вещества останется без изменений. Но если излучение, т. е. лучистая энергия, поглощается, то молекулы вещества переходят из одного состояния Е]. (с меньшей энергией) в другое состояние 2 (с большей энергией). Согласно условию Бора произведение волнового числа v поглощенного излучения и постоянной Планка h равно разности энергии молекулы после поглощения и до поглощения [c.244]

Не все потенциальные кривые двухатомных систем имеют притягивающий характер (см. рис. 5.1, кривая I). Некоторые атомы или ионы во всей области изменения г отталкиваются друг от друга, и в этом случае потенциальная кривая на всем участке изменения г имеет отталкивательный характер (рис. 5.1, кривая 2). Такой же тип энергетической кривой может реализоваться и для устойчивой молекулы при переходе в одно из ее высших электронных состояний [c.156]

При постоянной температуре число активных молекул в среднем сохраняется постоянным. Минимальный запас энергии, которым должны обладать молекулы для вступления в ту или иную реакцию, можно рассматривать как своеобразный энергетический барьер этой реакции. Энергия, которая должна быть сообщена неактивным молекулам для перехода их в активные, называется энергией активации. Эту энергию обычно выражают в ккал/моль. [c.86]

Теперь должны быть очевидны существенные различия между предиссоциацией двухатомной молекулы и описанным здесь механизмом фотодиссоциации сложной частицы. Если какое-то состояние двухатомной молекулы заселено посредством внутримолекулярного энергетического перехода и обладает энергией, достаточной для диссоциации, то распад, скорее всего, произойдет в течение одного колебания (т. е. примерно заЮ с) если же заселенный уровень находится ниже порога диссоциации этого состояния, то (за исключением особых случаев) реакция не произойдет. Для случая большой молекулы в это описание следует внести три важных замечания. Во-первых, [c.61]

Чисто колебательные спектры поглощения возникают при изменении только колебательной энергии, т. е. при энергетическом переходе молекулы из квантового состояния с меньшим значением V в квантовое состояние с более высоким значением V за счет поглощения, например, энергии кванта hv падающего излучения, где V частота колебаний поглощаемого света. [c.531]

Какой процесс лежит в основе эмиссионного спектрального анализа а) энергетический переход внутренних электронов в молекуле б) энергетический переход внешних электронов в молекуле в) переход внешних электронов в атоме с возбужденного уровня на более низкий г) переход внешних электронов в атоме с основного уровня на возбужденный [c.167]

Электромагнитный спектр показан на рис. 34.3. При прохождении электромагнитного излучения через вещество при определенных длинах волн наблюдается поглощение. Поглощение электромагнитного излучения приводит к возбуждению молекулы и переходу ее в более высокое энергетическое состояние. Частота поглощаемого излучения V связана с разностью энергий верхнего и нижнего энергетических состояний. В атомных спектрах энергетические переходы связаны с изменением электронного состояния. [c.742]

Таким образом, чтобы понять, как происходит поглощение света, нужно иметь представление об энергетических уровнях молекул. Необходимым условием поглощения света является не только совпадение энергии кванта с разностью 2 — 1, но и изменение дипольного момента молекулы при переходе последней с одного энергетического уровня на другой. Только в этом случае электрическое поле световой волны будет взаимодействовать с молекулой. Еще одно ограничение, налагаемое на процесс поглощения света, связано с симметрией волновой функции, соответствующей каждому из данных энергетических уровней. Квантовомеханическое рассмотрение показывает, что переходы между одними энергетическими уровнями разрешены, тогда как между другими запрещены. Хотя изложение этих вопросов выходит за рамки данной книги, читатель должен сознавать, что лежащие в их основе квантовомеханические правила отбора являются определяющим фактором поглощения света веществом. [c.8]

Молекула может переходить не только на первый, но и на более высокие энергетические уровни. Так, у бензола и его производных легко обнаруживаются три я—я -перехода (рис. 13-9). Первый представлен [c.18]

Возбуждение молекул в высшие энергетические состояния путем поглощения энергии протекает очень быстро (10 с), при этом молекула может переходить на различные колебательные уровни возбужденного электронного состояния (рис. 9.1-12). [c.159]

Таким образом, энергия, поглощенная молекулой, может вызвать колебания или вращение атомов в молекуле или переход электронов на более высокие энергетические уровни. Частота излучения, при которой данная молекула способна поглощать, зависит от изменений в колебательных или вращательных электронных состояниях, которые разрешены для молекулы данного строения. Спектр соединения представляет собой график, показывающий, какая часть электромагнитного излучения поглощается (или пропускается) при каждой частоте. Он может характеризовать строение соединения. [c.399]

Изменение энергии молекулы при поглощении (энергетические переходы) представлено на рис. 73, где изображены электронные и колебательные уровни (каждому колебательному уровню сопутствует также ряд вращательных уровней, что на схеме не отражено). Максимумы в спектрах поглощения соответствуют наиболее вероятным переходам между энергетическими уровнями молекул. Каждый максимум относится к определенному виду электронного или колебательного возбуждения молекулы. [c.611]

Теория поглощения света не будет здесь рассмотрена более подробно, так как ее можно трактовать только с помощью квантовой теории и волновой механики. Однако в качестве рабочей гипотезы и для понимания этого явления химиком-органиком можно с успехом использовать теорию мезомерии. В соответствии с этой теорией красителем является ненасыщенное соединение, которое можно описать с помощью ряда мезомерных предельных структур. Поглощая световую энергию, непрочно связанные валентные электроны переходят на более высокий энергетический уровень, н, таким образом, молекула красителя переходит в возбужденное состояние. Чем большее число мезомерных структур участвует в основном состоянии, тем легче обычно происходит возбуждение молекулы и тем глубже окрашено соединение. В соответствии с этим все окрашенные вещества должны были бы быть неустойчивыми. Однако благодаря тому, что ненасыщенные группы, введенные в ароматические и хииоидные системы, могут стабилизоваться, в результате сопряжения и образования водородны.ч связей, химикам удалось получить чрезвычайно устойчивые красители. [c.597]

Пути эксперимеитального исследования строения молекул. Энергетические параметры различных процессов, происходящих в молекулах, наиболее удобно определять путем исследования спектров этих молекул. Каждая линия спектра всегда отвечает какому-то определенному изменению состояния молекулы и количественно характеризует происходящее при этом изменение энергии молекулы. В свободных атомах такими процессами могут быть только переходы электронов, а в молекулах, кроме того, — изменения энергии колебания атомов или, атомных групп, составляющих данную молекулу, изменения энергии вращения молекулы в целом или вращения одной части ее относительно другой. Энергетические эффекты этих процессов сильно различны и относятся к разным областям спектра от ультрафиолетовой и видимой части его до инфракрасной и микроволновой областей, т. е. до области радиочастот (радиоспектроскопия). Таи как различные изменения состояния молекулы могут происходить одновременно, накладываясь одно на другое, то все это приводит к большой сложности моле кулярмых спектров. После того как научились расшифровывать такие спектры были получены чрезвычайно ценные и многообразные данные, количественно ха рактеризующие различные процессы, происходящие в молекулах данного веще ства, и многие особенности их внутреннего строения. [c.89]

В элементарных актах, протекающих с изменением электронных термов системы и получивших название неадиабатических, изменения квантовых чисел и электронной плотности происходят скачкообразно, например при изменении мультиплетности или в результате поглощения квантов /гv. Особенности каждого элементарного акта определяются числом молекул, участвующих в нем, их строением и характером реакционных центров. Рассмотрим некоторые общие закономерности элементарного акта на примере адиабатической бимолекулярной реакции типа А + В О + Е, протекающей в газовой фазе. Молекулы реагентов, находясь в тепловом хаотическом движении, периодически сталкиваются между собой. При столкновении может происходить перераспределение энергии как между сталкивающимися молекулами, так и по внутримолекулярным степеням свободы движения в молекуле. Отдельные молекулы могут переходить в энергетически возбужденное состояние. Тепловое движение столь интенсивно, так велика частота столкновений, что в системе практически мгновенно устанавливается равновесное распределение молекул по энергиям и можно пользоваться уравнением Больцмана (см. 96) [c.558]

При разукрупнении молекулярной структуры [223] происходит внутримолекулярная перегруппировка, выражающаяся прежде всего в изомеризации молекул. Это в наибольшей степени относится к высокореакционным молекулам, способным переходить в новое и более выгодное энергетическое состояние с наименьшим запасом свободной энергии, т. е. в твердые карбоиды. Чем больше приток энергии высокого потенциала извне, т. е. чем выше температура нагрева паров в пирозмеевике, тем более благоприятные создаются условия для протекания цепных реакций в реакторе, для самопроизвольного выделения избыточной свободной энергии (повышение температуры) и для образования карбоидов (нерастворимых в бензоле). При переходе от мягкого режима пиролиза к жесткому количество карбоидов увеличилось примерно в 12 раз, асфальтенов — почти в два раза и резко уменьшился выход масляной фракции (см. табл. 8). В маслах возросло количество фенантренов, пиренов и хризенов и уменьшилось количество антраценов. [c.30]

В работе [414] рассчитаны величины энергии, передаваемой за одно столкновение, в системах трехатомных молекул О, и Hj О с атомами инертных газов. Показано, что средняя величина энергии передаваемой за одно столкновение, меньше к Г во всем интервале исследованных температур (для системы Од—Аг — от 500 до 2500 К, для системы Н2О—Аг — от 2500 до 10 000 К). Предполагалась экспоненциальная зависимость вероятностей энергетических переходов от величины средней передаваемой за одно столкновение энергии, предложенная в [422—424]. Существенным недостатком рассматриваемой модели вероятностей переходов является постулируемая а priori независимость величины передаваемой энергии от внутренней энергии молекулы до столкновения. Эффективность столкновений /3, в этом случае может быть определена из соотношения [c.105]

Наиболее простые системы с химической связью — двухатомные молекулы газов (N2, Н2, О2), состав которых установил еще Авогадро. Ион Н2+, содержащий два протона и электрон, — вот самая простая система из трех частиц с одной химической связью. Для того чтобы понять, что же такое химическая связь в самом простом ее проявлении, выясним причины устойчивости этих простых молекул. Однако прежде всего познакомимся с экспериментальными данными об энергетических уровнях молекул. Они значительно более разнообразны, чем в атомах, так как в молекулах наряду с электронными энергетическими переходами происходят также изменения колебательной и вращательной энергии. Поскольку все эти изменения энергии накла-дыЕ аются друг на друга, молекулярные спектры по большей части имеют очень сложное строение. Можно различать три ти-Таблица А.6. Характеристика спектров электромагнитного излучения [c.60]

Органических молекулах энергетическая структура колебательных уровней практически одинакова во всех трех низших состояниях (5о, Д, и 51). Сдвиг полосы (0,0) в спектрах поглощения (Г - 5о) и излучения относительно велик (500 см ), что является следствием слабых конформационных отличий основного и возбужденного состояний. Поэтому энергии триплетов, рассчитываемые при единственном предположении о максимуме полосы (0,0) в излучении, только частично представляют энергетику спектров поглощения. Хорошие спектры поглощения переходов 71-<-5о трудно получить с помощью обычной техники, но слабость поглощения дает возможность использовать спектры возбуждения фосфоресценции для определения спектров поглощения (эта методика называется спектрофосфориметрией ср. с спектрофлуориметрией в разд. 4.3). [c.101]

Инфракрасные спектры молекул являются результатом энергетических переходов внутри вращательных и колебательных уровней основного электронного состояния молекулы. Поскольку абсолютное значение разности энергий между двумя вращательными состояниями невелико, спектры, соответствующие этим переходам, наблюдаются в цалекой инфракрасной области (10—100сл1). Энергия такого перехода около 1 ккал моль. Спектры в инфракрасной области (100— 4000 см) есть в основном результат переходов между колебательными уровнями, которые соответствуют энергиям около 0,3— 12 ккал моль). [c.35]

При поглощении кванта света молекула вещества переходит В возбужденное состояние, при котором валентные электроны переходят на более высокий энергетический уровень. В силу особенностей своего распо.южения наиболее подвижны электроны я-связен. Поэтому лля нсревода электронов, тт-свяяе11 на более высокий энергетический уровень требуются кванты света значительно меньшей величины, чем для электронов гт-свя,1сй. [c.318]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология