Cтраница 2
Квант поглощаемой ( или испускаемой) лучистой энергии определяется, вообще говоря, изменением этих видов энергии. Изменение только вращательной энергии ( при постоянной колебательной и электронной) имеет место в так называемом вращательном или ротационном спектре молекул. Вследствие того, что величина кванта вращения мала, вращательные спектры лежат в инфракрасной части спектра. Так как испускание или поглощение света возможно лишь в случае периодического изменения дипольного момента, то вращательные спектры имеют лишь полярные молекулы. [16]
Квант поглощаемой ( или испускаемой) лучистой энергии определяется, вообще говоря, изменением этих видов энергии. Изменение только вращательной энергии ( при постоянной колебательной и электронной) имеет место в так называемом вращательном или ротационном спектре молекул. Вследствие того, что величина кванта вращения мала, вращательные спектры лежат в инфракрасной части спектра. Так как испускание или поглощение света возможно лишь в случае периодического изменения диполь-ного момента, то вращательные спектры имеют лишь полярные молекулы. [17]
Ротационные спектры интересны прежде всего тем, что они позволяют точно вычислить расстояния между ядрами атомов в молекулах. Действительно, этими расстояниями определяется момент инерции J, который может быть найден из частот v или длин волн линий ротационного спектра. [18]
Та часть молекулярного спектра, которая обусловлена вращением молекул тоже открывает мало возможностей для анализа. Ротационные спектры лежат в далекой инфракрасной части спектра ( в области сотен микрон), довольно трудно доступной наблюдению. Кроме того, в большинстве случаев отдельные спектральные линии ротационных спектров, даже в газообразной фазе, лежат настолько тесно, что для их разделения нужна специальная аппаратура с большой разрешающей способностью; в жидкой же фазе обычно ротационная структура вообще е наблюдается, и ротационный спектр проявляется лишь как некоторое уширение спектральных линий, обусловленных колебательными процессами в молекуле. Поэтому и ротационные спектры не могут быть использованы для молекулярного спектрального анализа. [19]
Та часть молекулярного спектра, которая обусловлена вращением молекул тоже открывает мало возможностей для анализа. Ротационные спектры лежат в далекой инфракрасной части спектра ( в области сотен микрон), довольно трудно доступной наблюдению. Кроме того, в большинстве случаев отдельные спектральные линии ротационных спектров, даже в газообразной фазе, лежат настолько тесно, что для их разделения нужна специальная аппаратура с большой разрешающей способностью; в жидкой же фазе обычно ротационная структура вообще е наблюдается, и ротационный спектр проявляется лишь как некоторое уширение спектральных линий, обусловленных колебательными процессами в молекуле. Поэтому и ротационные спектры не могут быть использованы для молекулярного спектрального анализа. [20]
Та часть молекулярного спектра, которая обусловлена вращением молекул тоже открывает мало возможностей для анализа. Ротационные спектры лежат в далекой инфракрасной части спектра ( в области сотен микрон), довольно трудно доступной наблюдению. Кроме того, в большинстве случаев отдельные спектральные линии ротационных спектров, даже в газообразной фазе, лежат настолько тесно, что для их разделения нужна специальная аппаратура с большой разрешающей способностью; в жидкой же фазе обычно ротационная структура вообще е наблюдается, и ротационный спектр проявляется лишь как некоторое уширение спектральных линий, обусловленных колебательными процессами в молекуле. Поэтому и ротационные спектры не могут быть использованы для молекулярного спектрального анализа. [21]
Мы будем рассматривать только спектры поглощения, которые далее делятся на три типа. Первый из них, спектр чисто ротационный, связан с изменением одного только ротационного состояния молекулы без одновременного изменения вибрационного и электронного состояний. Поскольку разница в энергиях различных ротационных уровней сравнительно мала, из уравнения 1 следует, что соответствующие частоты сравнительно малы или, другими словами, длины волн довольно велики. Действительно, чисто ротационные спектры всех веществ наблюдаются в далекой инфракрасной части спектра, которая трудно доступна для эксперимента, и поэтому они сравнительно мало исследованы. Второй тип спектров - ротационно-внбрационный спектр - связан с переходом, при котором меняется вибрационное и обычно также ротационное состояние молекул, но электронное состояние остается без изменения. Разницы энергий здесь гораздо больше, чем в чисто ротационном спектре, и в соответствии с этим поглощение происходит при несколько меньших длинах волн, а именно в ближней инфракрасной области. [22]
Жесткая многоатомная молекула с тремя степенями свободы вращения, как показано в курсах механики, имеет три главные оси, расположенные под прямыми углами друг к другу. Если тело приведено во вращение вокруг одной из этих осей, то вращение будет продолжаться неопределенно долго при условии отсутствия внешних воздействий; если же оно приведено во вращение вокруг какой-либо другой оси, эта мгновенная ось вращения непрерывно изменяется. Существует три главных момента инерции, измеренные по отношению главных осей. При помощи этих величин движение системы легко описывается и легко может быть вычислен момент инерции по отношению любой оси. Главные моменты инерции участвуют в квантовании ротационного движения, и изучение ротационных спектров молекул иногда может дать величины главных моментов инерции. Эти моменты инерции зависят от расположения атомов в молекуле и, в свою очередь, если молекула достаточно проста, могут дать сведения относительно расположения атомов в ней, способствуя, таким образом, определению строения молекул. [23]
Мы будем рассматривать только спектры поглощения, которые далее делятся на три типа. Первый из них, спектр чисто ротационный, связан с изменением одного только ротационного состояния молекулы без одновременного изменения вибрационного и электронного состояний. Поскольку разница в энергиях различных ротационных уровней сравнительно мала, из уравнения 1 следует, что соответствующие частоты сравнительно малы или, другими словами, длины волн довольно велики. Действительно, чисто ротационные спектры всех веществ наблюдаются в далекой инфракрасной части спектра, которая трудно доступна для эксперимента, и поэтому они сравнительно мало исследованы. Второй тип спектров - ротационно-внбрационный спектр - связан с переходом, при котором меняется вибрационное и обычно также ротационное состояние молекул, но электронное состояние остается без изменения. Разницы энергий здесь гораздо больше, чем в чисто ротационном спектре, и в соответствии с этим поглощение происходит при несколько меньших длинах волн, а именно в ближней инфракрасной области. [24]