Обертонная полоса - Overtone band

В колебательная спектроскопия, обертонная полоса - это спектральная полоса, которая возникает в колебательном спектре молекулы, когда молекула совершает переход из основное состояние (v = 0) до второго возбужденное состояние (v = 2), где v - колебательное квантовое число (неотрицательное целое число), полученное в результате решения Уравнение Шредингера для молекулы.

Как правило, для изучения колебательных спектров молекул химическая связь предполагается, что колебания можно аппроксимировать как простые гармонические осцилляторы. Таким образом, квадратичный потенциал используется в уравнении Шредингера для определения собственных состояний колебательной энергии и их собственных значений. Эти энергетические состояния квантуются, что означает, что они могут принимать только некоторые "дискретный «значения энергии. Когда электромагнитное излучение попадает на образец, молекулы могут поглощать энергию излучения и изменять свое состояние колебательной энергии. Однако молекулы могут поглощать энергию излучения только при определенных условиях, а именно - должно произойти изменение в электрический дипольный момент молекулы, когда она колеблется. Это изменение электрического дипольного момента молекулы приводит к дипольный момент перехода молекулы для перехода от более низкого энергетического состояния к более высокому, будучи ненулевым, что является важным условием для любого перехода, происходящего в колебательном состоянии молекулы (из-за правила отбора ).

Важно отметить, что под простое гармоническое приближение, можно показать, что дипольный момент перехода отличен от нуля только для переходов, где ∆v = ± 1. Следовательно, для идеальной связи, колеблющейся по простой гармонике, колебательный спектр не содержит обертонов. Конечно, реальные молекулы не колеблются идеально гармонически, потому что потенциал связи не является точно квадратичным, а лучше аппроксимируется как Потенциал Морзе. Решение уравнения Шредингера с потенциалом Морзе для рассматриваемой молекулы дает собственные состояния колебательной энергии с интересным свойством: при вычислении дипольных моментов перехода для различных переходов колебательных уровней энергии дипольный момент перехода не равен нулю для переходов, где ∆v = ± 2, ± 3, ± 4 и т. Д. Таким образом, для реальных молекул разрешенными переходами являются те, для которых ∆v = ± 1, ± 2, ± 3, ± 4 и т. Д. Обертонная полоса, наблюдаемая в ИК-спектр является одним из таких переходов с ∆v = 2, из энергетического состояния v = 0 в v = 2.

Экспериментально установлено, что интенсивность полосы обертона очень низкая по сравнению с основная полоса, подтверждая гармоническое приближение.[нужна цитата ]

Смотрите также

Рекомендации

  • C.N.Banwell и E.M. McCash: Основы молекулярной спектроскопии, Тата МакГроу-Хилл, четвертое издание