Молекулярные колебания. Константа упругости химической связи. Колебательные деформации ядерного остова. Амплитуды колебаний. Спектры ИК-поглощения.
Рефераты по химии / Молекулярные спектры / Молекулярные колебания. Константа упругости химической связи.
Колебательные деформации ядерного остова. Амплитуды колебаний. Спектры
ИК-поглощения.Страница 1
Вводная теория (если нет времени, можно опустить)
Природа молекулярных колебаний
|
Истинный энергетический уровень связывающего состояния 2-х атомной молекулы не может совпадать непосредственно с минимумом потенциальной кривой
в адиабатическом приближении. Это означало бы нарушение принципа Гейзенберга R×px³h.
Если RºR0 , то Rº0, и это невозможно .!!!
Проблема решается за счёт поднятия истинного уровня над минимумом, и при R=R0 возникает необходимый диапазон отклонений R¹0. Они периодичны – это колебания. Максимальное отклонение от положения равновесия– амплитуда колебания.
Потенциал молекулярных колебаний. Амплитуда.
Около минимума вблизи R0 адиабатический потенциал – энергетическую кривую можно аппроксимировать параболой. Периодически меняющееся смещение равно x=R-R0. Движение ядер с параболическим потенциалом – гармоническое колебание. Его законы, полученные в классической физике, в основном справедливы и в квантовой механике. Справедливы известные соотношения. Потенциальная энергия и силовая константа равны
Формула квантования энергии осциллятора:
Возбуждение молекулярных колебаний при поглощении излучения.
Так, регистрируя резонансную частоту поглощаемого излучения, тем самым измеряем и собственную частоту молекулярного колебания.
Валентные колебания (периодические смещения ядер от равновесия):
Здесь представлены величины:
Колеблющаяся масса связи A-B рассчитывается как приведённая величина:
N0-число Авогадро, MA , MB – молекулярные массы в у.е.,
2 =2c(1/) - Круговая частота колебания.
Последняя формула позволяет вычислить амплитуду колебания на основании его собственной частоты. Линейное колебание это простейший вид молекулярной деформации.
Если оно состоит лишь в удлинении и сокращении связи, то называется валентным. Амплитуда вычисляется на основании лишь собственной частоты и даёт возможность количественно и наглядно оценить степень деформируемости молекулы.
ПРИМЕРЫ Вы найдёте в кафедральном практикуме-СБОРНИКЕ Методические указания к лабораторным работам по курсу “Физическая химия” 1985 год. “колебательная спектроскопия”, 4.5.2.Стр. 41-44, а также в новом практикуме 2002 года издания
Задача 2.
В спектре ИК-поглощения полиэтилена (-CH2-CH2-)2 наблюдается сравнительно небольшое число хорошо выделенных колебательных полос. Это полосы с частотами (волновыми числами) (720, 1420, 2800, 2900) см-1. Две первые полосы принадлежат деформационным колебаниям (маятниковому и ножничному). Полосы 2800, 2900 см-1 принадлежат валентным колебаниям. Рассчитать амплитуды валентных колебаний на двух низших уровнях (v=0, 1).
|
Рис. ИК-спектр Полиэтилена (тонкая плёнка)
РЕШЕНИЕ. Удобно выполнить в системе СГС. (Вы можете сделать это и в системе СИ).
В обоих этих колебаниях колеблющаяся масса одна и та же. Это приведённая
Приведённая масса связи C-H равна CH = [(12×1)/ (12+1)] / 6.023×1023 г =1.533×10 -24 г
В обоих валентных колебаниях (симметричном 2860 и асимметричном 2950) синхронно движутся ядра двух атомов водорода, поэтому колеблющаяся масса удваивается и равна 2×1.533×10 -24 г » 3.07×10 -24 г
Круговая частота колебания равна 2 ×c× (1/)=6.28×3×1010×2850 =5.369×1014 рад/с
Информация о химии
Место и функции химического языка в системе средств обучения
Химический язык относится к языково-логическим средствам обучения. Часто некоторые его образные элементы (структурные формулы, символические схемы и др.) относят к абстрактной наглядности, важной для формирования пред ...
At — Астат
АСТАТ (лат. Astatium), At, химический элемент VII группы периодической системы, атомный номер 85, атомная масса 209, 9871, относится к галогенам. Свойства: по одним свойствам напоминает неметалл иод, по другим металл полоний. Рад ...
Бергиус (Bergius), Фридрих Карл Рудольф
Немецкий химик Фридрих Карл Рудольф Бергиус родился в Гольдшмидене (теперь это территория Польши), в семье Генриха и Марии (Хаазе) Бергиус. Мальчик посещал начальную и среднюю школы в расположенном неподалеку Бреслау (ныне польски ...