Основы практической молекулярной спектроскопии. Электроннo-колебательные спектры поглощения двухатомных молекул на примере двухатомной молекулы йода. - 4 стр.

где E e - энергия электронной оболочки молекулы, E v - энергия колебаний ядер
молекулы, E r - энергия вращения молекулы. Разделение полной волновой
функции по типу (2), а следовательно, и разделению
энергии молекулы на сумму энергий отдельных видов движения возможно при
условии
                          E e >> E v >> E r                               (4),
 что в большинстве случаев выполняется. Можно показать, что
                                                 me me
                           Ee : Ev : E r ≈ 1 :     :     ,
                                                 M M
где me – масса электрона, M – величина порядка массы ядер. Таким образом,
если разность энергий электронных состояний (выраженная в волновых числах
υ = 1 λ [см −1 ]в реальных молекулах имеет величину порядка 10 000 см и выше,
                                                                     -1


то разность энергий соседних колебательных уровней составляет 100 ÷ 4000 см-
1
 , а вращательных – ниже 100 см-1. Поэтому электронные переходы в молекуле
дают спектры, лежащие в видимой и ультрафиолетовой областях (λ ≈ 0,1 ÷ 1,0
мкм), колебательные спектры расположены в ближней инфракрасной области
(λ ≈ 1 ÷ 100 мкм), а чисто вращательные спектры занимают далёкую ИК и
субмиллиметровую область (λ ≥ 100 мкм).
При рассмотрении ряда вопросов молекулярной спектроскопии необходимо
принимать во внимание взаимодействие         различных видов движения в
молекуле. Одним из проявлений такого взаимодействия между движением
электронов и ядер служит зависимость электронной энергии от взаимного
положения ядер, приводящая к понятию о кривых и поверхностях
потенциальной энергии молекулы. При сближении двух атомов из
бесконечности до малых расстояний их потенциальная энергия U (r ) проходит
через минимум либо непрерывно возрастает (отталкивательная потенциальная
кривая) – рис.1 В первом случае образуется устойчивая молекула с
межъядерным расстоянием re , которое соответствует минимуму потенциальной
энергии. Во втором случае устойчивая молекулярная система не образуется.
Каждой молекуле соответствует семейство кривых потенциальной энергии
(включая и отталкивательные кривые), взаимное расположение и конкретный
вид которых являются характерными для системы ядер и электронов,
составляющих молекулу.
На рис.1 изображены две нижние потенциальные кривые для наиболее простой
из двухатомных молекул – молекулы водорода. С классической точки зрения
потенциальную кривую можно трактовать как геометрическое место
амплитудных положений ангармонического осциллятора в зависимости от его
энергии. Форма реальных потенциальных кривых получается из
спектроскопических экспериментальных данных. Для их аналитического
описания используются различные приближённые выражения. Однако в случае
устойчивой потенциальной кривой независимо от вида функции U (r ) её можно
разложить в ряд в окрестности точки re :