Строение и свойства молекул. Лекция 11. Квантование внутренней энергии молекул. Вращение молекул

1. IV. Строение и свойства молекул. 11. Квантование внутренней энергии молекул. Вращение молекул.

• 11.1. Виды движения электронов и ядер в молекуле.
Адиабатическое приближение. Типы молекулярных
спектров.
• 11.2. Вращательные квантовые состояния
двухатомных молекул. Вращательные спектры.

2. 11.1. Виды движения электронов и ядер в молекуле. Адиабатическое приближение. Типы молекулярных спектров.

• В отличие от атомов в случае молекулы электрическое
поле, в котором совершают движение электроны, не
является сферически симметричным. Только в простейшем
случае его можно отнести к цилиндрической симметрии.

3.

11.1. Виды движения электронов и ядер в молекуле.
Адиабатическое приближение.
Типы молекулярных спектров.
E
i
i
Te
j
j
TN
ji
ji
U eN
jj
U NN
jj
T Te TN Te TN TNr
U NN U NN ( 0 ) U NN ( 0 ),
U Ne U Ne ( 0 ) U Ne ( 0 ),
U U ( ) U ( ).
ee
0
ee
0
ee
E Ee E E r
ii
ii
U ee

4.

11.1. Виды движения электронов и ядер в молекуле.
Адиабатическое приближение.
Типы молекулярных спектров.
E Ee E Er .
Er TNr ;
E TN U NN ( 0 ) U Ne ( 0 ) U ee ( 0 );
Ee Te U NN ( 0 ) U Ne ( 0 ) U ee ( 0 ).
Ee E Er ,
e r .
Ee E
30.
E Er

5.

11.1. Виды движения электронов и ядер в молекуле.
Адиабатическое приближение.
Типы молекулярных спектров.

6.

11.1. Виды движения электронов и ядер в молекуле.
Адиабатическое приближение.
Типы молекулярных спектров.
• Молекулярные спектры в зависимости от типов
соответствующих им квантовых переходов лежат
в различных областях шкалы электромагнитных
волн:
• 1) электронно - колебательно - вращательные – в
ультрафиолетовой и видимой области;
• 2) колебательно – вращательные – в
инфракрасной;
• 3) вращательные – в дальней инфракрасной.

7. 11.2. Вращательные квантовые состояния двухатомных молекул. Вращательные спектры.

• Основной характеристикой вращающейся молекулы
являются ее моменты инерции:
N
Ix
i 1
N
Iy
2
2
M i yi zi ,
i 1
2
2
M i z i xi ,
N
Iz
i 1
2
2
M i xi y i .
I x 1,921 10 40 г см2 ,
I y 1,024 10
40
г см ,
2
I z 2,947 10
40
г см .
2

8.

11.2. Вращательные квантовые состояния
двухатомных молекул. Вращательные спектры.
• Основной характеристикой вращающейся молекулы
являются ее моменты инерции.
• При этом энергия вращения
2
L
Er .
2I

9.

11.2. Вращательные квантовые состояния
двухатомных молекул. Вращательные спектры.
• Квантование квадрата вращательного момента и его
проекции определяется общими формулами квантовая
соответствующих величин:
2
2
L nr nr 1 ,
nr 0 ,1,2 , ,
L z m ,
m nr , nr .
2
L
Er
B nr ( nr 1 ),
2I
2
B
.
2I

10.

11.2. Вращательные квантовые состояния
двухатомных молекул. Вращательные спектры.
• Вращательные термы:
Er
Tr
Bnr nr 1 ,
ch
B
B
.
ch 2 Ich
2
nr 1

11.

11.2. Вращательные квантовые состояния
двухатомных молекул. Вращательные спектры.
N r 2nr 1 N 0 e
Er
kБT
2nr 1 N 0 e
g 2nr 1.
B nr nr 1
kБT
,