Основы химической физики. Простов В.Н. - 64 стр.

превращается во вращательные и колебательные, однако общее число
степеней свободы, связанных с движением ядер в пространстве,
остаётся неизменным. Поэтому для молекулы, образованной из n
атомов, это число равняется 3n. Три степени свободы соответствуют
поступательному движению центра тяжести молекулы (nпост = 3).
Следовательно, на долю вращений и колебаний остаётся 3n – 3
степеней свободы.
      Число вращательных степеней свободы nвр молекулы зависит от
её геометрии. Для линейных молекул nвр = 2. Такие молекулы могут
вращаться только вокруг двух осей координат, перпендикулярных оси
симметрии молекулы Z, соединяющей атомы. Вращение вокруг этой оси
не рассматривается, потому что все состояния, связанные с поворотом
вокруг оси Z, физически неразличимы из – за осевой симметрии
молекулы. Для нелинейных молекул, которые могут вращаться вокруг
трёх осей координат nвр = 3.
      Число колебательных степеней свободы f = 3n – 3 – nвр. Тогда
для линейных молекул f = 3n – 5, а для нелинейных молекул
f = 3n – 6. Например, линейная молекула СО2 имеет значение f = 3⋅3
– 5 = 4 и в ней возможны четыре типа колебаний (см. рис. 3.2.):

                    S                            aS
                X                                          X




        У                                    У
                    ϕ1                            ϕ2

                Х                                      Х




            У                            У

     Рис. 3.2. Колебательные степени свободы молекулы СО2.

     S – валентное симметричное колебание, приводящее к
одновременному одинаковому растяжению или сжатию двух связей
С=О;
     аS – валентное асимметричное колебание, приводящее к
неодинаковому изменению длин двух связей С=О;


                                64