Микроволновая область

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]

Г. Оптические методы анализа. Оптические методы анализа реагирующей смеси во многих случаях оказываются весьма удобными. В качеств оптических свойств, характеризующих систему, можно использовать поглощение при какой-то одной или нескольких длинах волн (в ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной или микроволновой областях), показатель преломления смеси, вращение плоскости поляризации одним или несколькими веществами, рассеяние света макромолекулами или флуоресценцию некоторых из присутствующих веществ. [c.63]

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]

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]

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]

При изменении вращательной энергии возникают спектральные линии, расположенные в длинноволновой инфракрасной и в микроволновой областях (А,>50 000 нм). Изменение колебательной энергии обычно связано с одновременным изменением энергии вращения. При этом получают колебательно-вращательный спектр (X от 1000 до 50 000 нм). Изменения энергии электронов связаны с двумя другими составляющими энергии, поэтому полосатый электронный спектр особенно сложен. Он охватывает видимую и ультрафиолетовую области (Л от 50 до 1000 нм). Теоретическая интерпретация этих спектров дана в разд. 6.1. [c.353]

Область электромагнитного спектра, которая изучается при помощи спектральных приборов, основанных на оптическом методе разложения излучения, называется областью оптических спектров. Эти спектры простираются от дальней инфракрасной области, граничащей с микроволновой областью, до рентгеновского излучения (табл. 168). [c.275]

Метод измерения диэлектрических потерь в микроволновой области состоит в исследовании времени релаксации диполей жидкого вещества, происходящей под влиянием высокочастотного электромагнитного поля. [c.326]

В аналитической оптической молекулярной спектроскопии наблюдают и исследуют аналитические сигналы в области 100— 800 нм, вызванные электронными переходами внешних валентных электронов. Поглощение излучения в ИК- и микроволновой области, связанное с изменением вращения и колебания молекул, часто используют в целях -идентификации различных соединений. Методы аналитической оптической молекулярной спектроскопии удобны для решения практических задач широкого профиля и имеют наибольшее значение в аналитической химии. [c.52]

При исследовании строения молекул приходится иметь дело со спектрами, соответствующими разным областям длин волн. Обычно различают следующие спектральные области 1) ультрафиолетовую (УФ) и видимую с длинами волн примерно от до 10" см или 100—10000 А 2) обычную инфракрасную (ИК) с длинами от 10 до 10 см или 1—50 мк 3) далекую ИК (от 10" до 10 см или 50—250 мк). Далее расположена микроволновая область, изучаемая средствами радиоспектроскопии. [c.42]

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]

ЭПР спектрометр, блок-схема которого приведена на рис. 31, отличается от ИК и УФ спектрометров главным образом использованием магнита в дополнение к обычным блокам (источник излучаемой энергии, поглощающая ячейка и детектор). Внешнее магнитное поле, создаваемое электромагнитом 10, 7, так же как и в ЯМР спектроскопии, является необходимым условием для поглощения энергии. Напряженность поля, которая легко регулируется в ЭПР экспериментах, — величина порядка нескольких тысяч эрстед. В область однородного поля устанавливают резонатор 8, в который помещают образец 9, и соединяют со всеми другими компонентами блок-схемы, Источником энергии, подаваемой в резонатор по волноводу 11, служит электронная лампа 1, так называемый клистрон, испускающая электромагнитное излучение в узком диапазоне микроволновой области. [c.65]

Для уровней энергии атомов и молекул, обусловленных наличием у электрона спина, А составляют от 10- эВ для водо-. рода до 10 эВ для самых тяжелых атомов. Соответствующие переходы для легких атомов и молекул изучают спектроскопическими методами в микроволновой области спектра (спектры ЭПР). В видимой и УФ-областях получается связанная со спин-спино-вым взаимодействием мультиплетная структура спектра. Близко расположенные линии дают тонкую структуру спектров — мультиплеты. [c.217]

Спектральная область излучения Радиоволны Микроволновая область (МВ) Дальнее инфракрасное излучение Ближнее инфракрасное излучение Видимое из-излучение Ультрафиолетовое излучение (УФ) Рентгеновское излучение у-излучение [c.239]

Исследоваг1не рефракции (преломления) света, определения дипольного момента, поляризации, магнитной проницаемости также дают ценные сведения о соответствующих свойствах молекул. В последнее время быстрое развитие получили методы, основанные на тонком исследовании магнитных свойств веществ в особых условиях при работе в микроволновой области радиочастот. [c.89]

Для поглощения в микроволновой области необходимо, чтобы при вращательном переходе выполнялось условие А/=1, т. е. вращательные переходы должны происходить в последовательности основное состояние Еа, первый возбужденный уровень Е, Е - Е<1, Ег- Ег и т. д. Так, если молекула находится в основном состоянии, [c.173]

Абсорбционная спектроскопия парамагнитного резонанса является методом, который может быть применен к молекулам, содержащим атомы или ионы с неспаренными электронами. Магнитные моменты здесь примерно в 2000 раз больше ядерных магнитных моментов и поэтому вызывают поглощение энергии в микроволновой области (обычно в области длин волн от 4 до 1 см). Это приводит к изменению ориентации магнитного момента при переходе из одного разрешенного положения в другое. Истинная поглощенная частота зависит от магнитного поля, и, следовательно, путем изменения поля поглощение может быть определено по некоторой микроволновой частоте. [c.197]

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]

Переходя к еще более коротким волнам, попадаем в микроволновую область с длинами волн от десятков сантиметров до десятых долей миллиметра. В этой области также применяют радиотехнические средства для получения и регистрации электромагнитных волн. Их используют для целей радиолокации. В последнее время изучение этих двух областей применяется в спектроскопии. [c.26]

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]

Длина волны X измеряется, в завгюимости от исполь уемой области спектра, в единицах, являющихся десятичными (кратньши десяти) о г основной единицы длины системы интернациональной (СИ) — метра. 15 ультрафиолетовой (УФ) и видимой областя < — это нанометр (1 нм = 10 м), в ближней и средней инфракрасной (ИК) областях — микрометр (микрон 1 мкм = Ю м), в дальней ИК и микроволновой областях — мм и см. [c.517]

К инфракрасной области относят излучение с длиной волны от нескольких миллиметров (частично перекрывая микроволновую область) до 0,75 мк (7500 A) инфракрасную область обычно подразделяют на ближнюю (/. < 25 мк) и дальнюю (X > 25 jm/ ). Практически дальнюю инфракрасную область используют реже, чем ближнюю. [c.26]

Необходимость перевода анализируемого вещества в газообразное состояние без его разрушения так же, как и трудность работы в далекой инфракрасной области, сильно ограничивает использование вращательных спектров. В самое последнее время их роль стала несколько увеличиваться в связи с появлением радиотехнических методов получения вращательных спектров в микроволновой области (радиоспектроскопия). [c.289]

Излучение в дальней инфракрасной и микроволновой областях, обладающее низкой энергией, вызывает в молекулах чисто вращательные переходы. В отличие от инфракрасной микроволновая спектроскопия позволяет производить измерения частот с высокой точностью. Так, если точность изрешения частот в ИК-области на обычных спектрометрах составляет 1 см , а размещение даже несколько СМ , то в микроволновой области удается получить разрешение до 10 см . Дальняя ИК-область и область микроволновых частот занимают участок от 10 до 10 см . Достаточно широкий спектральный интервал и высокое разрешение делают эту [c.171]

Нижний колебательный уровень в молекуле аммиака расщеплен за счет туннельного взаимодействия (перехода) уровней в двух ямах. Величина расщепления (0,8 см ) соответствует скорости туннельного перехода КНз между двумя ямами. За счет существования этого расщепления на аммиаке впервые удалось создать мазер с излучением в микроволновой области. [c.370]

При изменении частоты внешнего поля в широком диапазоне поляризация диэлектрика для заданной величины Е изменяется. В области низких радиочастот она совпадает со статической поляризацией и включает в общем случае ориентационный, атомный и электронный вклады в микроволновой области спектра ориентационный вклад исчезает, в видимой и ультрафиолетовой областях поляризация является чисто электронной. [c.209]

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 спектры линейных многоатомных радикалов совершенно аналогичны спектрам двухатомных молекул (стр. 56 и сл.), поэтому нет необходимости останавливаться на них подробно. Эти спектры проявляются в микроволновой области, но до сих пор наблюдался только один такой спектр для свободного радикала — для N O [121]. Спектр комбинационного рассеяния для какого-либо радикала не наблюдался, однако были получены спектры электронного спинового резонанса. Для линейных многоатомных молекул не было обнаружено ни одного спектра переориентации спина. [c.99]

Инфракрасная спектроскопия связана с колебательно-вращательным движением свободных или взаимодействующих молекул, а также отдельных связей в сложных молекулах. Она охватывает длинноволновую область спектра, которая начинается сразу же за красным концом видимой части спектра и распространяется далеко в микроволновую область, где ее граница находится около 1=2,5 м. [c.85]

Подобный вращательный спектр имеет любая молекула, обладающая дипольным моментом. Частота (волновое число) первой самфй длинноволновой линии зависит от массы молекулы и ее размерив. При увеличении массы и размера молекулы расстояние между уровнями уменьшается и весь спектр смещается в сторону больших длин волн, например для фтористого водорода (о 1=41,9 см (Х=239 мк), для хлористого водорода ю 1=20,8 см (Х=481 мк) и для бромистого водорода (1)1=16,9 см (Х=592 мк). Для самых легких молекул вращательные спектры частично попадают в ближнюю инфракрасную область. Для большинства веществ они расположены в далекой инфракрасной и в микроволновой областях. [c.289]

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]

Спектры ЭПР. Этот вид спектроскопии, в отличие от метода ядерного ре. онанса, связан с магнитным резонансом непарных элект-. ронов. В интенсивном магнитном поле нормальный энергетический/ уровет1Ь электронов меняется так, что энергетический переход наблюдается в микроволновой области. Эта область представляет со- бой часть электромагнитного спектра, которая находится, между дальней инфракрасной и радиочастотной областями, т. е. в области частот от 0,1 до 30 см. Используемая при этом аппаратура аналогична аппаратуре, употребляемой при измерении спектров ЯМР. [c.53]

Спектры атомов. При сообщении атому энергии изменяется по крайней мере одно квантовое число. Появляющиеся при этом сигналы относятся к видимой (800—200 нм) и рентгеновской (1 —10 А) областям спектра. В рентгеновской области спектра для аналитических целей используют сигналы, связанные с изменением главного квантового числа п. Интересные для аналитиков оптические спектры связаны в основном с изменением побочного квантового числа I (наряду с изменением и или т ). Ввиду большего разнообразия переходов оптические спектры имеют значительно большее число линий, чем рентгеновские. Если вырождение спинового момента электрона /Пз снимается внешним магнитным полем, то становятся возможными энергетические переходы с изменением т , дающие сигналы в микроволновой области (10 —10 Гц). Эти сигналы образуют спектр электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Атомное ядро подобно электрону может обладать собственным вращательным моменгом, ядерным спином. Воздействие внешнего магнитного поля также снимает его вырождение, что делает возможным энергетические переходы в области радиочастот (10 —10 Гц). Получающиеся при этом спектры называют спектрами ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Оба метода, ЭПР и ЯМР, относят к резонансной магнитной спектроскопии [c.177]

Вращательные спектры полярных молекул газов лежат в дальней инфракрасной и микрово.шовой областях электромагнитного спектра Изучение вращательных спектров, которое позволяет оценить разность энергий между вращательными энергетическими уровнями, приводит к определению момента инерции молекулы. Последний может быть использован для весьма прецизионного вычисления длин связей и углов между ними, если учесть подобные данные об изотопных молекулах, у которых, как следует ожидать, те же самые длины связей и углы между связями. Прецизионность метода обусловлена высокой разрешающей способностью, достижимой в микроволновой области, где можно разделить линии, отличающиеся всего на 4-10" см . [c.196]

Вращательные спектры обусловлены вращением молекулы как целого. Разность энергий соседних вращательных уровней составляет от 10 2 эВ для самых легких молекул до 10 эВ для наиболее тяжелых (v=100—0,1 см- ). Вращательные переходы изучают в далекой ИК- и микроволновой областях спектра. Вращательные уровни молекул можно также определить, изучая ко-лебательно-вращательные спектры в близкой ИК-области и элек-тронно-колебательные —В видимой и УФ-областях. [c.216]

Наиболее близко расположенные уровни энергии атомов и молекул связаны с наличием у атомных ядер собственных моментов (ядерных спинов) Д для этих уровней от 10 до 10 эВ. Соответствующие переходы непосредственно изучают радиоспектроскопическими методами (ЯМР и ЯКР)- В f-peзoнaн нoй, видимой и УФ-областях наличие этих уровней должно приводить к очень малому расщеплению спектральных линий — сверхтонкой структуре. Расщепление линий, обусловленное моментами ядер, наблюдается и в микроволновой области спектра. [c.217]

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]

Довольно широкое применение в фотохимии при исследовании промежуточных продуктов нашли методы магнитного резонанса. Для исследований как дублетных радикалов, так и молекул в триплетном возбужденном состоянии используется собственно метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Хотя в газовой фазе молекулы с орбитальным моментом (например, Ог Дг) также дают парамагнитный резонанс, основной областью применения этого метода являются исследования в жидкой фазе. Один из недостатков собственно метода ЭПР заключается в ограниченном временном разрешении (около I мкс), преимущественно обусловленном параметрами микроволнового резонатора. Метод спинового эха позволяет достигать временного разрешения примерно 50 нс. Однако наилучшее временное разрешение порядка нескольких наносекунд дает метод оптически детектируемого магнитного резонанса (ОДМР). Этот метод относится к большой группе методов двойного резонанса. Переход в микроволновой области распознается не по поглощению, непосредственно измеряемому в микроволновом диапазоне, а по некоторому эффекту, например изменению поглощения или флуоресценции в видимой области вследствие изменений взаимодействия при перераспределении заселенностей спиновых состояний. Мы уже ссылались (см. разд. 3.7) на метод химической поляризации ядер и метод химически индуцированной динамической поляризации электронного спина при изучении поведения радикальных пар. В первом методе используется поляризация рекомбинирующих мо- [c.198]

Можно предполагать, что полная теория, учитывающая влияние соударений, будет включать в себя релаксационную теорию Дебая (или близкую к ней) в качестве специального случая. Теория Лорентца не удовлетворяет этому условию. Следовательно, она, очевидно, является до некоторой степени неполной. Эта ограниченность теории Лорентца несущественна для оптической области, к которой он применял свою формулу. Однако она играет заметную роль в микроволновой области. Чтобы получить формулу, применимую также и в этой области, ван Флек и Вайскопф (1945 г.) пересмотрели теорию Лорентца [6]. Это позволило получить для X выражение [c.364]

Дополнительно к этим трем типам спектров в последние годы наблюдались спектры в радиочастотной и микроволновой областях, которые соответствуют переходам между уровнями тонкой структуры данных вращательного и колебательного уровней в данном электронном состоянии. К особым случаям относятся спектры элек-тронно-спинового резонанса и ядерно-магнитного резонанса, соответствующие переходам между зеемановскими компонентами данного уровня (компонентами, в которых данный уровень расщепляется в магнитном поле). [c.24]

Другим двухатомным свободным радикалом, для которого был обнаружен чисто вращательный спектр в микроволновой области, является радикал СЮ. Амано, Хирота и Морино [2] получили этот радикал при пропускании смеси I2 с Ог через микроволновой разряд и затем через волновод, который использовался в качестве поглощающей кюветы. Как было известно из предыдущих исследований электронного спектра, основным электронным состоянием радикала СЮ является обращенное П-состояние. Микроволновые переходы были найдены для уровней как верхней, так и нижней компонент 2П1Д и Пз/ДЗ]. На рис. 28 в виде диаграммы уровней энергии для перехода даны наблюдаемые переходы в сос- [c.57]

Вращательные спектры нелинейных многоатомных радикалов совершенно подобны спектрам стабильных молекул. Они могут наблюдаться в микроволновой области (см. монографии Таунса и Шавлова [132], Горди, Смита и Трамбаруло [47], Сагдена и Кенни [127], Воллраба [141] ) или в далекой инфракрасной области, если [c.155]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология