Вращательно-колебательное взаимодействие полосы

Предметом спектроскопии КР высокого разрешения является изучение разрешенных чисто вращательных и вращательно-колебательных составных полос газов при низком давлении и паров. Этот метод дополняет ИК- и микроволновую спектроскопию и способен обеспечить получение точных значений моментов инерции, постоянных центробежного искажения, коэффициентов кориолисова взаимодействия и постоянных ангармоничности для различных колебательных состояний многоатомных молекул. [c.144]

В отсутствие электронно-колебательного взаимодействия вращательная структура электронных полос линейных многоатомных молекул совершенно аналогична структуре полос двухатомных молекул. Для полос О—О это остается справедливым, даже если происходит сильное электронно-колебательное взаимодействие. [c.108]

Вращательная структура наблюдавшихся полос достаточно сложна, чтобы быть объясненной исключительно на основе 41—Ч] или Ч —41 перехода линейной трехатомной молекулы. Осложнения могут возникнуть из-за перекрывания нескольких полос системы, из-за возмущения соседних состояний или из-за расщепления триплетных состояний. Следует отметить, что некоторые из полос, несомненно соответствуют колебательно-возбужденным уровням в верхнем и нижнем состояниях и что взаимодействие орбитального момента количества движения в П-состоя-нии с моментом количества движения, связанным с деформационными колебаниями (см. раздел IV), приводит к дополнительным осложнениям. По-видимому, должна быть проделана дальнейшая большая работа, прежде чем будет завершен вращательный анализ. [c.44]

Поскольку каждый колебательный переход сопровождается изменением вращательного состояния молекулы, инфракрасный спектр представляет собой вращательно-колебательный спектр. Из-за большого количества отдельных полос поглощения взаимодействия молекул в твердом или жидком состояниях этот спектр проявляется не как линейный (дискретный), а как спектр полос поглощения (также разд. А,3.5.1). [c.132]

Молекулярная спектроскопия включает две основные проблемы определение энергетических уровней и определение вероятностей переходов между ними. В предыдущих разделах рассматривалась исключительно первая из этих проблем и было показано, как можно установить структуру молекулы из анализа вращательной тонкой структуры вращательно-колебательных полос ИК- и КР-спектров, а также установлено, что решающую роль играют при этом динамика колебании, вращений и их взаимодействие. Однако, за исключением правил отбора в спектре КР и ссылок на случайные расчеты распределения интенсивности [c.315]

Поэтому при поглощении молекулой ультрафиолетового излучения высокой энергии наблюдаемый спектр поглощения состоит из широких полос, являющихся результатом наложения большого числа узких полос, соответствующих различным переходам между близко расположенными подуровнями. Сложная природа электронных спек-ров многоатомных молекул делает очень трудным их полный анализ даже при использовании приборов высокого разрешения, т. е. высоко монохроматичных потоков излучений. Отсутствие вращательной и вращательно-колебательной структур можно наблюдать в спектрах жидких веществ и растворов, что связано с взаимодействием между соседними молекулами растворенного вещества и влиянием сольватации (большинство химических исследований относится именно к этим условиям). Полярные растворители обусловливают обычно значительно большие изменения в полосах поглощения, чем неполярные. Это объясняется тем, что оптические спектры возникают в результату поглощения или излучения света внешними электронами, наименее прочно связанными с ядром, которые требуют для возбуждения меньше энергии, чем внутренние электроны. [c.8]

Отдельные полосы соответствуют определенным колебаниям молекулы, а их тонкая структура возникает вследствие вращательного движения молекулы и его взаимодействия с колебательным (подробнее см. в [7]). Отдельные линии имеют представленную на рис. 1 дисперсионную форму (7) [c.487]

В колебательно-вращательной полосе № С1 измерены волновые числа (см" ) тонкой вращательной структуры 2796,9 2819,6 2841,6 2863,0 (Р-ветвь) и 2904,2 2923,7 2942,7 2961,1 (Р-ветвь). Рассчитайте межъядерное расстояние в молекуле Н С], считая, что взаимодействие колебания с вращением отсутствует. [c.10]

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]

В некоторых случаях в специальном режиме можно получить ИК-спектры испускания нагретых образцов и/или при использовании охлаждаемых детекторов (см. разд. 9.2.2). КР-спектры формируются при неупругом рассеянии света молекулами (см. рис. 9.2-1). Для возбуждения КР-спектров требуются монохроматичные лазерные источники в видимой или ближней ИК-областях, например, Аг+-лазер (488 нм) или К(1 АС-лазер (1,06 мкм). Комбинационное рассеяние относится к очень слабым эффектам. Только около 10 падаюш,его излучения претерпевает упругое рассеяние. Эта часть излучения формирует рэлеевскую линию, имеющую такую же частоту, что и возбуждающее излучение. Около 10 ° падающего излучения приводит к возбуждению колебательных или вращательных уровней основного электронного состояния молекул. Это является причиной потери энергии падающим излучением и вызывает сдвиг полосы в длинноволновую область по сравнению с рэлеевской линией (стоксов сдвиг). Антистоксовы линии с большей частотой, чем падающее излучение, можно наблюдать, когда рассматриваемые молекулы до взаимодействия с лазерным излучением уже находятся в возбужденных колебательных состояниях (при более высоких температурах) (рис. 9.2-2). При комнатной температуре антистоксовы линии слабее, чем стоксовы. Соотношение интенсивности стоксовых и антистоксовых линий является функцией температуры образца (почему ). [c.167]

Уже отмечалось, что в случае колебательных спектров паров и газов полосы поглощения имеют вращательную структуру, образующуюся в результате наложения вращательных энергетических уровней на колебательные. В жидком состоянии и растворе вращательная структура исчезает, так как вращение сильно затруднено. (Молекулы с малыми моментами инерции, находящиеся в неполярных растворителях, должны, по-видимому, иметь неквантованное вращение [146].) По сравнению с узкими линиями все полосы поглощения имеют контуры, симметричные относительно центрального максимума со слабыми крыльями в обе стороны. Факторами, оказывающими влияние на распределение интенсивностей в газах [223], являются естественная ширина ЛИНИН, возникающая из-за затухания излучения, эффект Доплера, ударное уширение и специфические межмолекулярные взаимодействия. В конденсированных фазах контуры полос обусловлены главным образом столкновениями ближайших соседей и специфическими взаимодействиями. Иногда важное значение приобретают также изотопное расщепление, резонанс Ферми и горячие полосы (стр. 151). [c.150]

Как мы уже отмечали, молекулы воды очень склонны к ассоциации. Поэтому в парах воды разной плотности при изменении температуры молекулы воды образуют различные по размеру комплексы. Чаще всего, говоря о парах воды, имеют в виду пары низкой плотности — 10 г см и ниже. При этих условиях расстояние между молекулами воды в среднем 30 А, что на порядок выше радиуса их специфического взаимодействия. Благодаря большой пространственной разделенности молекулы паров воды могут совершать свободные поступательные и вращательные движения. Последние, взаимодействуя с колебательными уровнями молекулы, приводят их к расщеплению [63]. В результате этого спектр паров воды вместо широких (несколько десятков обратных сантиметров) колебательных полос, характерных для веществ в конденсированном состоянии, оказывается состоящим из очень большой серии линий с полушириной 0,05—0,5 см [251. Поэтому, исследуя пары и газы при достаточной разрешающей силе прибора, мы всегда обнаруживаем четкую вращательную структуру. Примером ее может служить спектр паров воды при давлении 15 мм рт. ст. и температуре 25° С, в диапазоне 3697—3544 см , полученный на приборе с разрешением 0,7 см (рис. 37). [c.117]

Поскольку колебательные переходы происходят при более высоких энергиях, чем вращательные, с первыми связана значительно большая энергия, чем со вторыми. Это означает, что колебательный переход, скорее всего, должен сопровождаться вращательными переходами. Данное обстоятельство оказывает большое влияние на вид спектра и обнаруживается в спектрах, полученных в газовой фазе при низких давлениях, как вращательная тонкая структура, накладывающаяся на колебательный спектр. В жидкой фазе вращательные уровни возмущаются молекулярными взаимодействиями и столкновениями, поэтому вместо обнаруживаемой в газовой фазе тонкой структуры в жидкой фазе наблюдается только уширение колебательных полос. Нередко форма уширенной полосы подобна огибающей вра- [c.347]

В результате столкновений и межмолекулярных взаимодействий. Хотя колебательная структура может оказаться неразрешенной, часто сохраняется характерная форма огибающей полосы. В кристаллической твердой фазе при низких температурах колебательная тонкая структура может снова проявиться в виде хорошо разрешимых линий. Представления возникающих состояний можно получить, рассматривая произведения представлений для электронной, колебательной и вращательной волновых функций. [c.349]

Полосы на спектрах, расположенные в диапазоне видимого и ультрафиолетового излучения, возникают в результате взаимодействия вращательных, колебательных и электронных переходов и имеют сложную структуру. На рис. А.23 и А.24 приведена упрощенная схема термов двухатомной молекулы. На рис. А.23 дана схема основного состояния с колебательными и вращательными уровнями энергии. Диссоциированная молекула, атомы которой могут принимать любое количество кинетической энергии, соответствует заштрихованным областям (рис. А.23 и А.24). Вращательные термы приведены в другом, значительно меньшем масштабе. На рис. А.24 показаны аналогичные термы электронных переходов возбужденной молекулы. Полоса электронных переходов состоит из ряда полос, соответствующих различным колебательным переходам, а те в свою очередь имеют тонкую структуру, связанную с вращением молекул. Энергию диссоциации молекулы можно определить, установив частоту, при которой полосатый спектр переходит в сплошной, однако при этом следует учитывать энергию возбуждения образовавшихся атомов. Положение колебательных уровней при электронных переходах в молекуле определяется принципом Франка — Кондона при электронных переходах расстоя- [c.66]

Окончательное решение вопроса о типе возбужденного электронного состояния, связанного с основной системой в спектре СЗ, и о природе возмущающих состояний стало возможным после детального анализа вращательной структуры полос в широком интервале значений и, выполненного Лагерквистом, Уэстерлундом, Райтом и Барроу [2537] специально для уточнения типа верхнего электронного состояния этой системы. Спектр СЗ возбуждался в разряде через поток СЗ,, и фотографировался в первом и втором порядках 21-футовой решетки. В работе [2537] был выполнен анализ вращательной структуры 24 полос (о 5, у" 7). При проведении анализа для вращательных постоянных СЗ в основном состоянии были приняты значения, найденные Моклером и Бердом [2930] в результате исследования микроволнового спектра различных изотопных модификаций СЗ = 0,82005, а" = 0,00592 и О" = 1,34-10 ш" ) (вычислено по соотношению (1.36)). Найденные в работе [2537] колебательные и вращательные постоянные СЗ в состояниях и Л П принимаются в настоящем Справочнике и приведены в табл. 186. Исследование возмущений в состоянии ЛЧТ позволило авторам работы [2537] установить, что они вызваны взаимодействием с [c.637]

Теория указывает, что электронно-колебательная система с более высокой энергией имеет измененное распределение интенсивности, в котором интенсивность переходит от наиболее низкой (чисто электронной) полосы в элек-троино-колебательные полосы, тогда как системы с более низкой энергией имеют нормальное распределение интенсивности. Моффит и Московиц [145] показали, что вращательная сила, связанная с электронным переходом, имеет такое же спектральное распределение, как и элек-тронно-колебательные полосы, и поэтому чтобы понять наблюдаемую кривую кругового дихроизма, важно использовать теорию электронно-колебательного взаимодействия. [c.312]

Анализ чисто вращательного спектра, а также полносимметричных вращательно-колебательных полос молекул типа симметричного волчка дает только значение момента инерции 1ь относительно оси, перпендикулярной оси симметрии молекулы. Определение значения А и, следовательно, момента инерции / относительно оси симметрии возможно при помощи анализа дважды вырожденных вращательно-колебательных полос. Так, интервал между линиями, принадлежащими Q-ветви (см. табл. 3), зависит от значения А, которое можно определить, комбинируя интервалы между линиями Q-ветвей для переходов с A/f = 1 и А/С = 2. Эти выражения содержат также коэффициент кориолисова взаимодействия , который можно определить наряду со значением А. Однако на практике спектр часто бывает неполным, плохо разрешенным и не поддается однозначному анализу. Более того, так как дважды вырожденные полосы возникают в ИК-спектре при более ограниченных правилах отбора (А/С = 1 ), то значения А и нельзя определить отдельно. Поэтому часто используют правило дзета-сумм, что позволяет снизить число определяемых независимых констант. Постоянные С можно рассчитать также теоретически из анализа нормальных колебаний, и их совместное рассмотрение с другими данными оказывает существенную помощь. Для полос, которые не имеют разрешенной структуры Q-ветви, предпринимались попытки получения из расчета их интенсивности (см. обсуждение на примере циклопропана, разд. IV, В, 2). Более успешными были расчеты интенсивности вырожденных полос молекул этана СгНе, СгВб и H3 D3 (см. обсуждение на стр. 236—247 и рис. 11, 12, 14 и 15), оказавшие существенную помощь при интерпретации спектра и определении структуры молекулы. Эти проблемы относятся к анализу вращательно-колебательного спектра КР, поэтому в данном разделе кратко рассмотрена теория центробежного искажения и кориолисова взаимодействия в той степени, в которой эта теория может быть описана в рамках гармонического силового поля. Поскольку центробежное искажение, а также кориолисово взаимодействие определяются колебательным силовым полем, обсуждению этих эффектов должно предшествовать изложение анализа нормальных колебаний, которое в общих чертах приведено ниже. [c.283]

Написанные уравнения аналогичны уравнениям (35.6), (35.7) и (35.8) для частот соответствуюших полос перпендикулярных колебаний линейной молекулы. Как и в других случаях, -ветвь вместо одиночной линии представляет собой довольно широкую диффузную полосу как следствие взаимодействия между колебательной и вращательной энергиями. Непосредственно очевидно, что вращательная структура параллельных полос симметричных волчков очень похожа на перпендикулярные полосы линейных молекул. Разделение вращательных линий в Р- и Д-ветвях равно А /4гсМс, где А — момент инерции молекулы относительно оси, перпендикулярной к оси симметрии молекулы имеется, конечно, два таких направления, но для симметричных волчков моменты относительно этих направлений, как указывалось выше, являются одинаковыми. [c.276]

Полосы в видимой и ультрафиолетовой областях возникают в результате взаимодействия вращательных, колебательных и электронных переходов и имеют очень сложную структуру. На рис. 23 и 24 приведены упрощенные схемы термов двухатомной молекулы. На рис. 23 показано основное состояние с колебательными и вращательными уровнями. Заштрихованная граничная непрерывная область отвечает диссоциированному состоянию, при котором атомы могут иметь любую кинетическую энергию. Вращательные термы приведены в другом, намного меньшем масштабе. На рис. 24 показана аналогичная схема для молекулы, возбужденной в результате электронного перехода. Следовательно, полоса электронного перехода состоит из ряда отдельных полос, соответствующих переходам между разными колебательными уровнями. Последние, кроме того, снова обнаруживают тонкую структуру вследствие вращения. Из места слияния полос можно рассчитать энергию диссоциации молекулы, однако при этом необходимо учитывать энергию [c.80]

Спектры поглощения растворов и веществ в жидком и твердом состояниях. Энергия межмолекулярного взаимодействия в конденсированном состоянии больше энергии вращения молекул. Молекулы не могут совершать полные обороты и вращательные полосы в спектрах не наблюдаются. Вместе с этим полосы поглощения, связанные с изменением энергии колебательного движения и электронного возбужде-1П1Я молекул, становятся более широкими. [c.21]

Получен спектр жидкого и твердого СН4 [275]. Вращательная структура полос, исс.педованная в работах [122, 146, 163, 190, 366, 370, 374, 379, 413, 424, 425, 530], тем сложнее, чем выше разрешающая способность примененного спектрального прибора (рис. 10). Сложность вращательной структуры вызывается кориолисовым взаимодействием колебательного и вращательного движения [7] и затрудняет точное определение молекулярных констант. Для параллельных полос симметричных волчков СНдВ и СНВд указанные эффекты отсутствуют и тонкая структура поддается точному анализу. Найден- [c.501]

Спектр поглощения должен содержать набор тех же линий, что представлены в спектре испускания. Спектр молекул получается более сложным. Это связано с тем, что для молекул как энергия основного состояния, так и энергия электронно-возбужденных состояний, образующихся в результате поглощения излучения, не являются столь определенными величинами, как для атомов. Они характеризуются набором возможных значений энергии колебаний и вращения молекулы. Поэтому вместо одной линии в спектре поглощения молекулы каждому электронному переходу соответствует множество линий, отвечающих различным многочисленным вариантам сопутствующих переходов между колебательными и вращательными состояниями молекулы. Практически, за исключением спектров поглощения простейших многоатомных частиц, находящихся в газовой фазе (когда отсутствуют дополнительньле возмущения, вносимые нековалентными взаимодействиями), все линии, соответствующие одному электронному переходу, сливаются в более или менее широкую полосу поглощения. В качестве примера на рис. 63 приведен спектр поглощения бензола в окрестности 260 нм. [c.173]

Вид спектра поглощения определяется как природой образующих его атомов и молекул, так и агрегатным состоянием в-ва. Спектр разреженных атомарных газов-ряд узких дискретных линий, положение к-рых зависит от энергии основного и возбужденных электронных состояний атомов. Спектры молекулярных газов-полосы, образованные тесно расположенными линиями, соответствующими переходам между колебательным и вращательным энергетич. уровнями молекул. Спектр в-ва в конденсиров. фазе определяется не только природой составляющих его молекул, ио и межмол. взаимодействиями, влияющими на структуру электронных уровней. Обычно такой спектр состоит из ряда широких полос разл. интенсивности. Иногда в нем проявляется структура колебат. уровней (особенно у кристаллов при охлаждении). Прозрачные среды, напр, вода, кварц, не имеют в спектре полос поглощения, а обладают лишь границей поглощения. [c.14]

Иногда вывод о происхождении данной колебательной полосы можно сделать, рассматривая колебательно-вращательный контур (стр. 219). Взаимодействия между колебательными и вращательными энергетическими уровнями, вызываемые центробежным растяжением и корио-лисовым взаимодействием (особенно в случае вырожденных колебаний), могут искажать контур полос. [c.144]

Нигде влияние молекулярного окружения на картину ИК-поглощения химических соединений не проявляется так резко, как при переходе от газа или пара к конденсированному состоянию (рис. 5.15). В газовой фазе молекулы оказывают незначительное взаимное влияние на колебание и вращение друг друга. Как уже было показано (стр. 140—143), результирующий спектр представляет собой ряд полос поглощения, каждая из которых состоит из многих узких линий, соответствующих отдельным колебательно-вращательным переходам, и перекрьтает широкую область длин волн. В жидкостях и растворах каждая молекула ограничена клеткой из других молекул, так что они непрерывно сталкиваются друг с другом и уже не могут совершать квантованного вращательного движения. В результате тонкая вращательная структура колебательной полосы исчезает и контур полосы поглощения становится несколько похожим на вероятностную функцию. Причины, вызывающие сильные локальные возмущения, включают дисперсионные силы, диэлектрические эффекты, диполь-дипольные и вандерваальсовы взаимодействия и такие специфические взаимодействия, как водородная связь. [c.175]

Значения вращательных постоянных, постоянных колебательно-вращательного взаимодействия и центробежного растяжения, а также структурные параметры молекулы HDO были вычислены Бенедиктом, Гайларом и Плайлером [727] на основании анализа вращательной структуры полос HDO и результатов исследований микроволновых спектров этого соединения (см. ниже). Найденные в работе [727] значения вращательных постоянных HDO для основного колебательного состояния и значения постоянных колебательно-вращательного взаимодействия приняты в настоящем Справочнике и приведены в табл. 35. Погрешность значения Лооо в работе [727] оценивается в +0,01 лГ —в +0,003 см . Такого же порядка и погрешности принятых значений постоянных колебательно-вращательного взаимодействия. [c.203]

Смотреть страницы где упоминается термин Вращательно-колебательное взаимодействие полосы: [c.89] [c.156] [c.596] [c.300] [c.304] [c.156] [c.487] [c.46] [c.41] [c.129] [c.143] [c.259] [c.19] [c.143] [c.9] [c.197] [c.200] [c.317]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология