Инфракрасные спектры молекул

практическая работа

4. Пример спектра газа

Пример колебательно-вращательного спектра газа 1H35Cl в основном электронном состоянии (х=0) приведен на рисунке 2 (a). Здесь по горизонтальной оси отложено волновое число (волновое число определяется как единица, деленная на длину волны в сантиметрах). На рисунке 2 (b) изображена схема энергетических уровней и переходов, соответствующих колебательно-вращательным линиям рисунке 2 (a). Серия линий A является чисто вращательной - она возникает благодаря только переходам между вращательными уровнями основного колебательного состояния (n=0). Переходы с уровня n=0 на уровни n=1 и n=2 ответственны за линии B и C. Чисто колебательные переходы, когда вращательное квантовое число не изменяется (Дj=0), для молекул HCl запрещены правилами отбора. Поэтому в сериях B и C отсутствуют центральные линии. В случае, когда вращательная степень свободы отсутствует (например, для молекул в матрицах), отсутствует и серия A, а вместо серий B и С имеют место одиночные линии на месте «пропущенных» центральных линий, соответствующие переходам n=0>n=1 и n=0>n=2 соответственно. Переходы с нулевого на первый колебательный уровень (B) называются основным тоном или первой гармоникой, переходы с нулевого на второй (C) - первым обертоном (или второй гармоникой) и т.д. Конечно, возможны переходы n=0>n=3 - второй обертон (третья гармоника), n=0>n=4 - третий обертон (четвертая гармоника) и т.д. Однако интенсивности соответствующих им линий низки и данные линии на рисунке 2 не отображены.

  • Однако заметим, что при комнатных температурах, когда размеры молекул малы по сравнению с характерными размерами матрицы, вращательные степени свободы могут проявляться в виде вибрационных спектров или даже в виде спектров почти свободного (заторможенного) вращения.
  • Для наглядности высота группы линий C на рисунке увеличена в 10 раз. В верхней части рисунка показаны те же группы линий A, B и C, что и внизу, но в более удобном для визуального сопоставления масштабе. (b) Колебательно-вращательные энергетические уровни молекулы 1H35Cl.
  • Рисунок 2 (a). Схема вращательно-колебательного спектра 1H35Cl
  • Стрелками показаны переходы, соответствующие линиям в спектре. Переходы с нулевого колебательного уровня на первый (B) называются основным тоном, переходы с нулевого на второй (C) - первым обертоном.
  • Делись добром ;)