Молекулы. Молекулярные спектры Лекция 6 Весна 2012

Классификация атомных термов. Мультиплетность Полный механический момент L j :

Na

Щелочные атомы. Обозначение термов.

Полный механический момент многоэлектронного атома Связь Рёссель-Саундерса или LS-связь jj-связь Правило сложения механических моментов при связи Рёссель-Саундерса:

Слои и оболочки (оболочки и подоболочки) Обозначения оболочек

Характеристические рентгеновские спектры Схема рентгеновских термов и переходов

Закон Мозли Мозли установил в 1913 г. закон, связывающий частоты линий рентгеновского спектра с атомным номером Z. Частоты линии К α можно представить формулой Линии К β – формулой:

Закон Мозли (продолжение) Линии L α – формулой: Все эти формулы имеют вид: Закон Мозли обычно выражается формулой:

Взаимодействие атомов Двухатомная молекула

Борьба противоположностей: притяжение – отталкивание

Потенциальная энергия взаимодействия атомов в молекуле в общем случае потенциальная энергия может быть представлена в виде следующей формулы: att – притяжение; rep – отталкивание.

Ионная связь на примере NaCl Потенциальная

Потенциальная энергия взаимодействия Потенциальная

Ковалентная связь (полярная и неполярная) Потенциальная

Металлическая связь

Водородная связь.

Другие виды связи Ван дер ваальсова связь

Ориентационные силы действуют между полярными молекулами, то есть обладающими дипольными электрическими моментами.

Ван дер ваальсова связь (продолжение) Индукционные (или поляризационные) силы действуют между полярной и неполярной молекулами. Полярная молекула создаёт электрическое поле, которое поляризует молекулу с электрическими зарядами, равномерно распределёнными по объёму.

Между неполярными молекулами действует дисперсионное межмолекулярное взаимодействие. В среднем по времени дипольные моменты неполярных молекул оказываются равными нулю. Но в каждый момент электроны занимают какое-то положение. Поэтому мгновенное значение дипольного момента (например, у атома водорода) отлично от нуля. Мгновенный диполь создаёт электрическое поле, поляризующее соседние молекулы. В результате возникает взаимодействие мгновенных диполей. Где β 1, β 2 поляризуемости взаимодействующих молекул

Молекула водорода Потенциальная энергия Адиабатическое приближение Борна - Оппенгеймера

Двухатомная молекула E e – энергия, обусловленная электронной конфигурацией (электронная энергия); E ν – энергия, соответствующая колебаниям молекулы (колебательная энергия); E r – энергия, связанная с вращением молекулы (вращательная энергия).

Колебательная энергия ν – колебательное квантовое число. Правило отбора:

Вращательная энергия J – вращательное квантовое число B = ħ/(2I) – вращательная постоянная:

Классификация молекулярных термов

Учет ангармонизма колебаний x – коэффициент ангармоничности. Ангармонизм приводит к изменению правил отбора:

Молекулярные спектры Энергия молекулы: E = E эл + E кол + E вращ. Обычно E эл >> E кол >> E вращ. Обычно E эл порядка нескольких эВ (несколько сотен кДж/моль), E кол ~ эВ, E вращ ~ эВ.

Молекулярные спектры (полосатые спектры) Вращательные полосы: В соответствии с правилами отбора J = ±1:

Вращательные спектры (продолжение) Вращательное расщепление электронно-колебательной полосы 3805 Å молекулы N 2.

Колебательно-вращательные спектры Энергия излучаемого фотона будет равна:

Упростим формулу (1): Если J / > J // частота излучаемого фотона будет равна:

Если J / < J // частота излучаемого фотона будет равна: Объединяя последние формулы, получим

Схема уровней энергии двухатомной молекулы: а и б электронные уровни; v' и v'' квантовые числа колебательных уровней. J ' и J '' квантовые числа вращательных уровней.

Электронно-колебательные спектры Электронно-колебательный спектр молекулы N 2 в близкой ультрафиолетовой области; группы полос соответствуют различным значениям Δv = v' v''.