物质的能量状态与对应的共振谱 状态 电磁波 入 对应光谱 核能级 (0.01nm) Mossbauer谱 电子K、L层 0.1nm X-射线谱(XPS) 原子的次外电子UV,V 10nm 紫外-可见(UV)谱 层,晶体场分裂 分子振动 R 500nm 红外(R), Raman谱 电子自旋亚能级 Micro-wave 100um 电子自旋共振(EPR) 核自旋 Radio 10cm 核磁共振(NMR)谱
物质的能量状态与对应的共振谱 状态 电磁波 λ 对应光谱 核能级 γ 〈0.01nm) Mossbauer谱 电子K、L层 X 0.1nm X-射线谱(XPS) 原子的次外电子 层,晶体场分裂 UV,V 10nm 紫外-可见(UV-V)谱 分子振动 IR, 500nm 红外(IR),Raman谱 电子自旋亚能级 Micro-wave 100um 电子自旋共振(EPR) 核自旋 Radio 10cm 核磁共振(NMR)谱
分子振动模型 、双原子分子振动模型 双原子分子是很简单的分子,其振动形式是很简单的 如HC分子,它只有一种振动形式,即伸缩振动。双原子 分子的振动可以近似地看作为简谐振动,由经典力学的 HOOK定律可以推导出该体系的振动频率公式: K m n V 2IC N M m+ m 式中:V为振动波数 K为化学键的键力常数(达因/厘米); C为光速; M为两原子的折合质量(克); m1m2为两个原子的质量
❖ 二、分子振动模型 ❖ 1、双原子分子振动模型 ❖ 双原子分子是很简单的分子,其振动形式是很简单的, 如 HCl分子,它只有一种 振动形式,即伸缩振动。双原子 分子的振动可以近似地看作为简谐振动,由经典力学的 HOOK定律可以推导出该体系的 振动频率公式: ❖ 式中: v~ 为振动波数; ❖ K为化学键的键力常数(达因/厘米); ❖ C为光速; ❖ M为两原子的折合质量(克); ❖ m1 m2为两个原子的质量 = —— 2C K M ~ 1 v m1 m2 m1 + m2 M =
2、多原子分子振动模型 (1)简正振动 多原子分子的振动是复杂的,但可以把它们的振动分 解成许多简单的基本振动单元,这些基本振动称为简正振动 简正振动具有以下特点 1)振动的运动状态可以用空间自由度(坐标)来表示,体 系中的每一质点具有XYZ三个自由度; 2)振动过程中,分子质心保持不变,分子整体不转动; 3)每个原子都在其平衡位置上作简谐振动,各原子的振动 频率及位相相同,即各原子在同一时间通过其平衡位置,又 在同一时间达到最大的振动位移; 4)分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线 性组合
❖ 2、多原子分子振动模型 ❖ (1)简正振动 ❖ 多原子分子的振动是复杂的,但可以把它们的振动分 解成许多简单的基本振动单元,这些基本振动 称为简正振动。 简正振动具有以下特点: 1) 振动的运动状态可以用空间自由度(坐标)来表示,体 系中的每一质点具有XYZ三个自由度; 2)振动过程中,分子质心保持不变,分子整体不转动; 3) 每个原子都在其平衡位置上作简谐振动,各原子的振动 频率及位相相同,即各原子在同一时间通过其平衡位置,又 在同一时间达到最大的振动位移; 4)分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线 性组合
令(2)简正振动的基本类型 对称伸缩振动(v表示) 伸缩振动 键长变化) 非对称伸缩振动(Vas表示) 振动类型 剪式振动(δ表示) 面内 平面摇摆振动(p表示) 弯曲振动 键角变化 非平面摇摆振动(Q表示) 面外 扭曲振动(τ表示)
❖ (2)简正振动的基本类型
4(3)简正振动的数目 简正振动的数目称为振动自由度。每个振动 自由度对应于R谱图上的一个基频吸收带。分子 的总自由度取决于构成分子的原子在空间中的位 置。每个原子空间位置可以用直角坐标系中X、y z三个坐标表示,即有三个自由度。显然,由n个 原子组成的分子,具有3n个总自由度,即有3n种 运动状态,而3n种运动状态包括了分子的振动 平动和转动
❖ (3)简正振动的数目 ❖ 简正振动的数目称为振动自由度。每个振动 自由度对应于IR谱图上的一个基频吸收带。 分子 的总自由度取决于构成分子的原子在空间中的位 置。每个原子空间位置可以用直角坐 标系中x、y、 z三个坐标表示,即有三个自由度。显然,由n个 原子组成的分子,具有3n个总 自由度,即有3n种 运动状态,而3n种运动状态包括了分子的振动、 平动和转动