Основы химической физики. Простов В.Н. - 74 стр.

            3.14.Внутренне вращение в многоатомных молекулах

     В некоторые сложные многоатомные молекулы, особенно
органические, входят отдельные группы или радикалы, имеющие
характер самостоятельных групп. Молекула этана С2Н6 состоит из двух
групп СН3. Молекула этилена С2Н4 представляет собой образование из
двух групп СН2, а диметилацетилен Н3С─С≡С─СН3 содержит две
группы СН3 и углеродный остов. Взаимодействие между водородными
атомами приводит к минимуму потенциальной энергии СН2 и СН3 групп
только при вполне определённой взаимной ориентации. В молекуле
этана потенциальная энергия имеет минимум, когда обе группы СН3
расположены зеркально друг относительно друга. Также минимуму
потенциальной энергии будут соответствовать повороты одной группы
относительно другой на 120 или на 240о, как показано на рис.3.5.

     Епот   кДж/моль



     13




       0
              0             4/3π         8/3π     Угол поворота
              0о           120о          240о

     Рис. 3.5. Зависимость потенциальной энергии взаимодействия СН3
                групп в молекулах этана.

При смещении из положения равновесия, когда одна группа
поворачивается    относительно    другой,   потенциальная   энергия
возрастает и возникает сила, стремящаяся вернуть молекулу в
равновесное положение. При этом возникают вращательные колебания
вокруг    оси   молекулы.    Величина     потенциального   барьера,
препятствующая внутреннему вращению, достигает, как правило,
величины более 10 кДж/моль. Так для этана этот барьер составляет
13,2 кдж/моль, для СН2 групп в этилене около 50 кДж/моль, для групп
СН3−ОН – 11,3 кДж/моль. При 300 К RT = 2,49 кДж/моль, поэтому при
комнатных температурах в большинстве случаев вращение отдельных
групп является заторможенным. Причём для двойных и тройных связей
внутреннее вращение почти нацело подавляется. При низких
температурах происходят вращательные колебания небольшой
                                 74