分子光谱知识介绍.ppt

《分子光谱知识介绍.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、3.5分子光谱知识介绍分子结构测定方法微波谱和远红外光谱(MW)MicroWaveSpectroscopy紫外和可见吸收光谱(UV)(UV-Visabsorption/luminescenceSpectroscopy)荧光光谱(FluorescenceSpectroscopy)红外光谱（拉曼光谱）(IR)(InfraRedSpectroscopy/RamanSpectroscopy)分子光谱质谱(MS)(MassSpectrometry)能谱(PES)(PhotoelectronSpectroscopy)核磁共振(NMR)(NuclearMagneticResonan

2、ceSpectrospecopy)电子自旋共振(ESR)(ElectronSpinResonanceSpectroscopy)分子光谱是对分子所发出的光或被分子吸收的光进行分光得到的光谱，它是分子内部运动的反映。分子内部运动有转动、振动和电子运动。它们的能量都是量子化的，分子的内部运动总能量为：E＝E(转)+E(振)+E(电)=Er+Ev+Ee3.5.1分子光谱分子的转动、振动、电子能级示意图E电子能级ΔEe=1~20eV振动能级ΔEv=0.05~1eV转动能级ΔEt=10-4~10-2eVΔEe＞ΔEv＞ΔErΔEr：10－4～0.05eV：0.8～400cm-1位

3、于微波和远红外光区ΔEv：0.05～1eV：400～8000cm-1位于红外光区ΔEe：1～20eV：8×103～1.6×l05cm-1位于紫外、可见光区只有转动能级发生跃迁时，对应的光谱称为转动光谱;在振动能级发生跃迁时，一般都伴随转动能级的跃迁，所以对应的光谱称为振动转动光谱（红外光谱）。在电子能级发生跃迁时，一般都伴随振动转动能级的跃迁，所对应的光谱称为电子光谱。电子在两个能级之间的跃迁不再是一个确定的数值，而是多个相差很小的数值，表现出一组一组的“连续”谱带.3.5.2双原子分子的转动光谱刚性转子模型（1）把两个原子看作质点（体积忽略），质量mA，mB（2）分

4、子的转动与振动（及电子运动）近似分开，意味着分子转动时核间距不变.设两原子的质量分别为m1、m2,距质心O的距离分别为r1、r2（r1与r2之和等于平衡核间距r,即r1+r2=r）.双原子分子的刚性转子模型定义转动惯量I如下:其中μ为折合质量.这相当于将上述刚性转子等价地化成了一个质量为μ的假想粒子在作半径为r的转动.双质点问题简化成了单质点问题.2.与电子运动类比得能量将经典物理学中的平动与转动作一对比：平动转动转动惯量I质量m速度v角速度ω动量p=mv角动量M=Iω动能T=mv2/2=p2/(2m)动能T=Iω2/2=M2/（2I）刚性转子没

5、有拉伸势能，总能量等于动能Schrödinger方程为回忆原子轨道角动量平方仿照此式可写出刚性转子能量公式(转动量子数记作J，并略去E的下标r):B为转动常数.能级差和波数差的下标都使用了较低能级的量子数.3.转动跃迁选律:整体选律:只有极性分子才有转动光谱;具体选律:ΔJ=±1.同核双原子分子没有转动光谱；异核双原子分子跃迁时,转动量子数只能增减1.刚性转子能级与转动光谱的关系第一条谱线特点：谱线是等间距排列的，谱线间距2B纯转动光谱转动能级能级间隔越来越大4.转动光谱的应用（1）由实验得到的转动光谱计算双原子分子的平衡核间距（键长）算长例1：1H35Cl的转动光谱

6、相邻谱线间的距离为20.79cm-1，求其平衡核间距。（2）由双原子分子的键长和质量，预测该分子的转动光谱。由R和u可求出2B，从而预测该分子的转动光谱的第一条谱线位置以及相邻谱线间隔。例2：已知HBr的平衡核间距为1.4311Å，求该分子转动光谱的谱线间隔是多少？（3）转动光谱的同位素效应当分子中的某一原子被其同位素取代后，分子的平衡核间距不变，但其约化质量μ发生变化，∴其转动常数B也会发生变化，从而使和发生变化，这就是分子转动光谱的同位素效应。例3：实验测得12CO的转动光谱第一条谱线的波数是3.84235cm-1，若取12C=12.0000，O=15.9949，

7、13C=13.0007，则13CO转动光谱第一条谱线的波数是多少？3.5.3双原子分子振动光谱1.谐振子模型当AB间距偏离时，A和B都受到一个回复力的作用，大小相等，方向相反。经理论推导得到谐振子的振动能量为：特征振动频率ke为分子中化学键的力常数，其大小标志着化学键的强弱；u为折合质量。特点：（1）最低振动态的能量不为零，称为零点振动能。（2）振动能级是等间距排列的。2.振动跃迁选律:整体选律：只有能够引起分子固有偶极矩变化的振动方式才可能观察到红外光谱.具体选律：才有Δv=±1的跃迁是允许的.3.双原子振动光谱的应用（1）由实验得到的振动光谱数据