Нормальные колебания для трехатомных молекул

На фиг. 28 изображена часть схемы уровней энергии для простейшего случая трех настоящих нормальных колебаний трехатомной молекулы. Эта схема состоит из большого числа накладывающихся друг на друга систем равноотстоящих уровней одной системы с расстояниями между уровнями, равными СО), соответствующей различным значениям VI при г/., = О, г з = О, одной системы с расстояниями между уровнями ох,, соответствующей различным значениям v. при х , = О, 3 = 0, одной системы с расстоянием ш.,, соответствующей различным значениям при 1/1 —О, — помимо этого, получаются системы уровней г ] со всеми другими возможными значениями и и [c.90]

Каждому нормальному колебанию соответствуют определенные смещения атомов из положения равновесия. Рассмотрим в качестве простейшего примера формы колебаний трехатомных молекул— линейной молекулы СО2 (рис. 1.41) и угловой молекулы Н2О (рис. 1.42), для которых соответственно должно быть четыре [c.90]

Теория малых колебаний механических систем с несколькими степенями свободы, изложенная в предыдущем параграфе, находит широкое применение при исследовании колебательных спектров многоатомных молекул. В данном параграфе мы рассмотрим в качестве примера свободные колебания симметричной трехатомной молекулы XjY. Однако, прежде чем приступить к расчету собственных частот и форм нормальных колебаний указанной молекулы, необходимо сделать ряд общих замечаний. [c.246]

Линейная трехатомная молекула СО2 относится к одной из точечных групп средней симметрии, а именно к группе D h, которая содержит одну ось симметрии бесконечного порядка Соо,. проходящую через все три атома, оси второго порядка Сг и плоскости симметрии о. Эта молекула имеет 3N—5=4 внутренние степени свободы и, следовательно, 4 нормальных колебания (рис. 37). Первое колебание v(s) является валентным и симметричным, при котором атомы кислорода одновременно приближаются к атому углерода или удаляются от него вдоль валентных связей. Второе колебание v as) — валентное антисимметричное. Наконец, колебание 8 (as) является антисимметричным деформационным и дважды вырожденным. Вырождение этого колебания связано с наличием оси симметрии Соо. Его можно представить н виде двух независимых колебаний, происходящих в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, которые проходят через ось Ссо. [c.93]

В одном важном частном случае, а именно, при расположении всех атомов данной молекулы вдоль одной прямой, молекула называется линейной. Число колебательных степеней свободы линейной молекулы равно Зп —5, так как вращение вокруг данной оси молекулы нельзя рассматривать как самостоятельную степень свободы. Вдоль оси линейной молекулы расположены п атомов, поэтому возможны п независимых движений вдоль этой оси. Из них одно движение является поступательным, а п—1 — колебательными. Таким образом, для колебательных движений, выводящих атомы с оси молекулы, остается Зп —5 —(я—1)== = 2 (я — 2) степеней свободы. Поскольку обе ортогональные плоскости, проходящие через ось молекулы равноправны, то все колебания, выводящие атомы с оси молекулы, дважды вырождены. Таким образом, линейная молекула из я атомов имеет 2я —3 различные частоты собственных колебаний. При я = 2 имеется лишь одна собственная частота, при я = 3 —три собственные частоты и т. д. Примером линейной трехатомной молекулы может служить молекула углекислого газа СО . Эта молекула имеет четыре колебательные степени свободы. Два нормальных колебания молекулы происходят вдоль ее оси. Третье и четвертое колебания выводят атомы с оси молекулы. Рассчитаем собственные частоты и коэффициенты распределения амплитуд по координатам Д.ПЯ этой молекулы. Пусть атомы расположены по оси ОХ и имеют координаты х , х . Запишем кинетическую и потенциальную [c.290]

Довольно подробно рассматривается обп ая теория малых колебаний около положения равновесия показывается, как вводятся нормальные координаты. Теория иллюстрируется на примерах малых колебаний двойного маятника, молекулярных колебаний в некоторых простых молекулах, нормальных колебаний одномерного кристалла. Рассмотрены двухатомные и линейные и нелинейные трехатомные молекулы типа А В. В заключение обсуждается простой случай колебаний около равновесного (устойчивого) движения. [c.67]

В настоящей книге Герцберга содержится очень большой материал по теории и систематике колебательных и вращательных спектров многоатомных молекул. В ней изложены теория вращения молекул и их вращательных спектров, теория колебаний молекул, — как теория нормальных колебаний, основанная на классической теории малых колебаний, так и более точная квантовая теория колебаний, позволяющая учесть ангармоничность очень детально рассмотрены колебательные спектры конкретных молекул, начиная с трехатомных молекул и кончая сложными молекулами типа молекул пропана и бензола большая глава посвящена вопросу о взаимодействии вращения и колебания и о вращательной структуре колебательных спектров наконец, разобраны некоторые приложения, а именно расчет термодинамических свойств вещества при учете вращения и колебания молекул и изучение природы жидкого и твердого состояний, исходя из анализа спектров. [c.6]

В случае колебаний с небольшой ангармоничностью нормальные координаты можно выразить в виде обобщенного ряда Фурье, который, например, для первой нормальной координаты Гц трехатомной молекулы имеет вид [c.223]

Если имеется только один элемент симметрии (как в точечных группах С2 и С.,), то существуют лишь два типа электронных состояний такие, у которых волновые функции симметричны, и такие, у которых они антисимметричны по отношению к этому элементу симметрии. Эти типы симметрии обозначаются А и В для Сг и Л и А" для g. Здесь следует подчеркнуть, что в нелинейной трехатомной молекуле XYZ могут быть только нормальные колебания и колебательные уровни типа Л, тогда как электронные состояния могут быть обоих типов А и Л". [c.18]

При малых амплитудах колебания многоатомной молекулы, как и двухатомной, гармонические. Поскольку колебания отдельных атомов в молекуле связаны друг с другом, то многоатомную молекулу можно представить как совокупность набора осцилляторов, движения которых связаны между собой. Энергия, попадающая на один из осцилляторов, например на отдельную связь в молекуле, перераспределяется через некоторое время по другим связям, и все атомы и связи вовлекаются в колебание. Из механики известно, что движение связанной системы как целого может быть представлено наложением ее нормальных колебаний, т. е. таких колебаний, в которых все элементы системы движутся с одинаковой частотой и фазой в тех или иных направлениях. Именно нормальные колебания проявляются в спектрах и число их равно числу степеней свободы. В общем случае Л -атомпой нелинейной молекулы число степеней свободы и число нормальных колебаний равны ЗА —6. Это означает, что, например, в спектре трехатомной молекулы воды Н2О должны быть представлены три частоты и три нормальных колебания. Может оказаться, что некоторые из ЗМ—6 колебаний имеют одинаковые частоты и поэтому разным нормальным колебаниям соответствует одна и та же спектральная линия (полоса). [c.241]

В табл. 34.2 используется стандартная система обозначений молекулярной спектроскопии. Колебательновращательная полоса — совокупность переходов из верхнего колебательного состояния (vi, V2,. .., и )ворзс на нижнее (У[, 2,. ... г>п)нижн, где v,, vi,. .., Уп — квантовые числа для п нормальных колебаний молекулы. Квантовые числа У , V2, из для трехатомной молекулы относятся соответственно к симметричному валентному, деформационному и асимметричному валентному колебаниям. Чисто вращательные переходы — переходы между уровнями одного н того же электронного и колебательного состояния, различающиеся вращательным квантовым числом. [c.896]

Рис. 560. Нормальные колебания симметричной линехшой трехатомной молекулы.

Наиболее целесообразно использование расчета колебаний для объяснения аномальных изотопных эффектов. Они наблюдаются в спектрах трехатомных и более крупных молекул, нормальные колебания которых отличаются от "идеальных" тем, что изотопное замещение одного атома влияет на частоту не только одного колебания. Если несколько колебаний однсй симметрии имеют близкие частоты, то между ними может возникать взаимодействие, которое приводит к "распределению" изотопного сдвига между всеми полосами. Данный эффект можно учесть при расчете, если использовать соответствующие значения силовых постоянных при этом можно определить степень взаимодействия "идеальных" колебаний. [c.103]

Два простых примера. В то врэмя как невырожденные колебания по отношению к любой операции симметрии могут быть только симметричными или антисимметричными, вырожденные колебания могут претерпевать изменения, большие, чем простое изменение знака. Прежде чем изучать причины такого поведения, рассмотрим два примера. На фиг. 25,6 изображены нормальные колебания линейной симметричной трехатомной молекулы типа ХУ, (например, молекулы СО.2). Очевидно, колебания и v,,, являются вырожденными колебаниями. Они, как и колебание v , являются антисимметричными относительно отражения в центре симметрии. Другой операцией симметрии является [c.96]

Симметрия полной колебательной собственной функции, разумеегся, определяется опять поведением множителей, входящих в нее, относительно операций симметрии. Если, например, в линейной трехатомной молекуле типа XY. возбуждается по одному кванту каждого из трех нормальных колебаний (фиг. 25, б), то полная собственная функция будет антисимметричной по отношению к отражению в плоскости, проходящей через атом X перпендикулярно оси молекулы, однако она будет вырожденной относительно поворота на произвольный угол вокруг оси молекулы. [c.117]

Нелинейные трехатомные молекулы, выражение для колебательных уровней энергии 90, 223 Ненастоящие нормальные колебания (см. также отдельные точечные группы) 82, 85, 90, 119, 159, 251 вырожденные 103, 105, 109, 126, 138 число 150, 152 Неплоские молекулы, инверсионное удвоение (левая и правая формы) 38, 43, 63, 239, 277, 434 Неполносимметричные комбинационные полосы [c.617]

Хотя в принципе при возбуждении подходящих колебаний могут возмущать друг друга любые два электронных состояния, ниже будет показано, что эти возмущения, как правило, очень слабы, если только не выполняется следующее пpaвvIJгo отбора типы двух электронных состояний должны различаться не больше, чем на тип одного из нормальных колебаний. Иными словами, произведение типа нормального колебания на тин одного из электронных состояний должно равняться типу другого электронного состояния. Рассмотрим, нанример, электронные состояния П и II линейной молекулы. Только колебание переводит в П . Такое колебание в линейных трехатомных молекулах не встречается оно возможно в молекулах с более чем тремя атомами. Поэтому, согласно приведенному В1>иие правилу отбора, в трехатомных линехшых молекулах не бывает возмущений П — 2 , а в четырехатомных линейрпэ1х молекулах они бывают. Что же касается возмущений П — или П , — 2, , или П — П , то они встречаются даже в линейных трехатомных молекулах. [c.70]

Основными молекулярными компонентами продуктов, которые рассматриваются ниже, являются N2, СО2, СО, Й2О, Н2, N0. Трехатомные молекулы СО2 и Н2О имеют три типа нормальных колебаний и соответственно три колебательных степени свободы. Многоатомные молекулы, обладаюшие определенной колебательной степенью свободы, будем рассматривать как самостоятельный компонент смеси. В табл. 1.2 приведены характеристические колебательные температуры молекул, а также условные обозначения молекул, которые будут использоваться в дальнейшем. [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...