Cтраница 2
В отличие от атомов молекулы нельзя считать очень маленькими жесткими материальными точками, и это серьезно усложняет интерпретацию молекулярных спектров. Молекулы вращаются, а их ядра колеблются относительно положения равновесия. Энергия каждого из этих движений квантуется так же, как и электронные энергетические состояния. К изменениям энергии, происходящим при изменении электронной конфигурации, добавляются теперь меньшие изменения энергии, соответствующие изменениям колебательного квантового числа, и еще меньшие добавки энергии, обусловленные изменением заселенности вращательных уровней. [16]
Рассмотрим отдельную молекулу, состоящую из п атомов. Предположим, что ядра атомов можно фиксировать на произвольных расстояниях между ними. Для каждого значения междуядерного расстояния электроны могут меть целый ряд дискретных значений энергии, что отвечает дискретным уровням изолированных атомов. Эти уровни мы будем называть электронными энергетическими уровнями, хотя в величину энергии здесь входит и энергия кулоновского отталкивания ядер. Каждому из уровнен соответствует некоторое расположение электронного облака; полная энергия находится как сумма различных кинетических и потенциальных компонент энергии. Поскольку положение ядер фиксировано, их кинетическая энергия не входит в величину полной энергии уровня. Сосредоточим свое внимание на наинизшем электронном энергетическом состоянии, так как для химии оно обычно представляет наибольший интерес. Каждому значению расстояния между ядрами соответствует определенное значение электронной энергии. Когда атомы настолько удалены друг от друга, что не взаимодействуют, величина электронной энергии становится постоянной и равной сумме изолированных атомов. При малых расстояниях между ядрами энергия очень быстро растет вследствие сильного отталкивания одноименно заряженных ядер. [17]