5.33讲座题目：分子光谱原理.PDFVIP

5.33 讲座题目 ：分子光谱原理 在我们需要表征一个分子时，我们可以做什么？ 核和电子构型 ：分子的结构是什么？键长为多少？键的强度是多少？对称性如何？电子 密度又是怎么样的？ 分子的行为 ： 核移动了多少（振动或转动）？随着时间推移结构是如何发生变化的？ 举例 ：H—F 在你看来，这个分子的结构是什么？2 个核加上 10 个电子？分子轨道的情况又是如 何？ 将电子能量作为核特征的函数，我们可以对结构进行定量的描述： repulsive forces : 斥力 attractive forces : 引力 Eelec =与孤立原子相关的电子能量 如果我们描述了这个能量曲线，我们就能了解到更多关于分子的特性 ： 1）r : 什么是原子间的平衡距离？ e 2 ）Do : 键强是什么？分子的稳定性如何？ 3 ）轨道 或 的形状 ：re 是固定的吗？键的强度怎么样的？如果将能量加入到化学键 中，re会发生如何的变化？ 4 ）表面的分裂：与键有关的电子轨道的本质和能量是怎么样的？ 如何用光源来探测能量的表面？ 光场将会在荷电微粒表面施加一个力。不同频率的光与微粒的作用依赖于：（1）这些微 粒是什么，核还是电子？（2 ）这些微粒势能的形式是什么？ 5.33 讲座题目：分子光谱原理 1 势能反映了核和电子之间相互作用的库仑定律。 不同频率的光与不同的核和电子运动发生相互作用。为了使问题简化，单独的 来看核和电子的运动。 5.61 ：画出这些曲线的基本依据是博恩—奥本海墨相似值理论：电子的运动比核的运动更 快；电子运动并不依赖核的动力学能量。 推而广之，适用于任何微粒（核或是电子）。 动能、势能与微粒的运动相关。 沿着 x ,y , z 轴平移 n 个微粒 3n 个自由度（d . o . f ） 我们通常将此作为实验的参照系。 能量包含在不同的运动变化中。 根据运动的时间范围和能量，区别不同类型的运动。 变成一系列新的内部的共同运动 电子 ：通过原子或分子轨道来描述空间范围的运动。 核 ： 三种类型的核运动，其参照系源于质点的中心。 考虑一个双原子化合物（有 6 个自由度）。与分子的（c . o . m ）有关的运动。 1） 振动 ：沿着r 相关原子间的移动/C.O. M. 固定 2 ）旋转 ： 在 C.O.M.附近运动/C.O.M. 固定 5.33 讲座题目：分子光谱原理 2 3 ）移动 C.O.M.要移动 对于一个多原子化合物（n 个原子） 自由度为3n 线形 非线形 振动 ： 3n—5 3n—6 标准模式！ 旋转 ： 2 3 移动 ： 3 3 我们有可能描述这些化合物的本质特征并反映出化合物的电子势能。 不同的光谱图反映了微粒不同类型的运动状态。 我们所发现的就是不同的光谱图告诉我们不同的变量 ： 旋转谱图：告诉我们r 在哪里 e 振动谱图：告诉我们键有多强以及势能的弯曲率 电子谱图：告诉我们电子的位置在何处 势能曲线 一个经典的描述使你对光谱图了解得更多，但是它不能很好的解释实验。 我们需要量子力学。 通过这些自由度的运动我们可以给一个（分子）系统施加能量，但是这个能量是不 连续的，是以离散量的形式进入系统的。 能