Главная | Обратная связь

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СПЕКТРЫ

Исходные данные

Переменные:

w_e - волновое число, м^-1;

a×w_e - произведение фактора ангармоничности на волновое число, м^-1;

X-Y - молекула;

Т - температура, К;

v - колебательное квантовое число;

N - число расчетных данных.

Константы:

h - постоянная Планка, Дж×с, h = 6,625×10^-34;

с - скорость света, м/с, с = 3×10⁸;

h×с = 1,986×10^-25 Дж×м;

N₀ - число Авогадро, молекул/кмоль, N₀ = 6,02×10²⁶;

k - постоянная Больцмана, Дж/К, k = 1,38×10^-23.

Алгоритм расчета

1. Определяем энергию колебания на нулевом квантовом уровне для v = 0, Дж :

.

2. Определяем энергию колебания на квантовых уровнях от v = 1 до v = 10, Дж:

e_{кол, 0} = (v + 1/2)×h×c×w_e – (v + 1/2)²×h×c×a×w_e.

3. Определяем волновые числа для переходов с v = 0 на v_i для i = 1-10, м^-1:

.

4. Определяем длины волн для значений w_i от 1 до 10, м:

.

5. Определяем энергию колебательного движения на максимальном квантовом уровне, Дж:

.

6. Определяем максимальное колебательное квантовое число:

v_max = 1/2×(w_e /aw_e - 1).

7. Определяем волновое число для перехода с v = 0 на v_max , м^-1:

.

8. Определяем длину волны для перехода v₀ → v_max , м:

.

9. Определяем частоту колебания для перехода v₀ → v_max , с^-1:

n_max = w_max×c.

10. Определяем энергию химической связи, Дж/кмоль:

Е_х.св = (e_{кол, max} - e_{кол, 0}) N₀.

11. Определяем колебательную составляющую суммы состояний для двухатомных молекул при данной температуре:

.

12. Определяем долю молекул, находящихся на нулевом колебательном квантовом уровне при данной температуре:

.

13. Определяем долю молекул, находящихся на колебательных квантовых уров­нях от v = 1 до v = 10:

.

 

14. Определяем промежуточную функцию, Дж:

.

15. Определяем значения промежуточных функций, Дж:

.

16. Определяем сумму, Дж:

.

17. Определяем для колебательных уровней от v = 0 до v = 10, Дж/кмоль:

.

Задание

По собственным частотам колебаний атомов в молекуле (волновых чисел n_e /c = w_e) и коэффициентам ангармоничности x:

Вари- ант	Связь	wе×10-2, м-1	x×wе×10-2, м-1	Вари- ант	Связь	wе×10-2, м-1	x×wе×10-2, м-1
	H-H Br-I H-Cl H-Br H-I H-B Na-Na K-K Ca-F B-F	4395,2 267,4 2989,7 2649,7 2309,5 3266,0 159,2 92,6 586,7 1400,6	117,990 0,780 52,050 45,210 39,730 49,000 0,726 0,354 2,860 1,120		B-Cl B-N B-O C-N C-O Si-N Si-F N-N N-O N-S	839,1 1514,6 1885,4 2068,8 2170,2 1151,7 852,0 2359,6 1904,0 1220,0	5,110 12,300 11,690 13,180 13,460 6,560 4,700 14,460 13,970 7,750

1) определить длину волны l, волновое число n и частоту максиму­мов поглощения, соответствующих переходам v' → v" с v' = 0 на v" = 1 и на v" = v_max при неизменном электронном состоянии (v - колебательное кван­товое число);

2) установить, в каком участке спектра (инфракрасном, видимом или ультрафиолетовом) расположены полосы поглощения, соответствующие этим переходам;

3) определить энергию связи (Дж/кмоль) по спектральным данным, сопоставить полученную величину с данными, приведенными в справочнике, объяснить причину расхождения величин;

4) рассчитать e_кол на десяти первых колебательных квантовых уров­нях;

5) построить график e_кол = f(v);

6) определить долю молекул, находящихся на десяти первых колеба­тельных квантовых уровнях при Т = 1000 К;

7) рассчитать сумму на десяти первых колебательных квантовых уровнях при Т = 1000 К.

Литература

1. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. Л.: Химия, 1983. 232 с.

2. Киселева Е.В., Каретников Г.С., Кудряшов И.В. Сборник примеров и задач по физической химии. М.: Высш. шк., 1991. 527 с.

3. Физическая химия: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников химико-технологических специальностей высших учебных заведений. М.: Высш. шк., 1988. 152 с.

4. Котенко Г.А. Строение молекул: Учеб. пособие. Алматы: РИК, 1993. 132с.

 

Оглавление

стр.

Занятие 1. Поляризация молекул...................................................................... 3

Занятие 2. Вращательные молекулярные спектры................................... 10

Занятие 3. Колебательные молекулярные спектры.................................. 14

Литература................................................................................................................... 18

 

Редактор Н.А. Бачурина

Компьютерная верстка Н.А. Бачуриной

Лицензия ЛР №021316 от 25.12.98.

Сдано в набор 31.05.99г. Подписано к печати 13.06.2000г.

Формат 60´84/16. Гарнитура ''Times''.

Ксерокопия. Уч.-изд. л. 0,78. Усл. п.л. 1,16. Тираж 25 экз.

 

162600, г. Череповец, Советский пр., 8.

РИО Череповецкого государственного университета