第11章波谱的基本原理 思考题解答 双原子分子的转动光谱和振转光谱有哪些特点,有什么重要应 用 解:以刚性转子为模型的双原子分子转动光谱所得图谱由一组强 度相近、间距相同的光谱线组成。进行非刚性校正后,所得一组谱线随 转动能级的升高,强度稍有下降,谱线间距有所减小。双原子分子转动 光谱可用来测定分子的平衡键长和转动惯量等 以谐振子为模型的双原子分子纯振动光谱,所得图谱只有一条谱 线,必须利用非谐振子模型,所得图谱由一条强的基频和一组弱的泛频 组成。由于在振动能级跃迁时必定伴随着转动能级的跃迁,因此还有精 细结构,称为振转光谱。利用双原子分子振转光谱可测定化学键的力常 数、分子解离能和同位素质量等。 2.什么是解离能,如何用理论方法和实验方法得到解离能。 解:破坏分子中的化学键,形成两个没有相互作用的中性原子所需 要的能量,称为解离能D=D-hv12,式中D是平衡解离能。实验 中由光谱可得分子的基本振动频率v和非谐性常数x,根据 De=E(Um)= hv_mhv得到平衡解离能D进而得到解离能D。解离 能也可以由理论方法求取,通过薛定谔方程的求解,可以得到分子的基 态和各激发态能量随核间距的变化,作图得分子振动的位能曲线,从图 中同样可得分子的解离能 3.CO2的四种简正振动中,哪些有红外活性,哪些没有,为什么。 H2O分子有几种简正振 解:CO,分子的四种简正振动中,两种简并的弯曲振动和反对称伸 缩振动是有红外活性的,因为这些振动中,分子的电偶极矩发生变化 而对称伸缩振动中,电偶极矩不变,所以无红外活性。水分子是由三个 原子组成的非线型分子,根据3N-6原则可知,有三种简正振动(参见 下图),其中第一和第三是伸缩振动,第二是弯曲振动。第 11 章 波谱的基本原理 思考题解答 1. 双原子分子的转动光谱和振转光谱有哪些特点，有什么重要应 用。 解：以刚性转子为模型的双原子分子转动光谱,所得图谱由一组强 度相近、间距相同的光谱线组成。进行非刚性校正后，所得一组谱线随 转动能级的升高，强度稍有下降，谱线间距有所减小。双原子分子转动 光谱可用来测定分子的平衡键长和转动惯量等。 以谐振子为模型的双原子分子纯振动光谱，所得图谱只有一条谱 线，必须利用非谐振子模型，所得图谱由一条强的基频和一组弱的泛频 组成。由于在振动能级跃迁时必定伴随着转动能级的跃迁，因此还有精 细结构，称为振转光谱。利用双原子分子振转光谱可测定化学键的力常 数、分子解离能和同位素质量等。 2. 什么是解离能，如何用理论方法和实验方法得到解离能。 解：破坏分子中的化学键，形成两个没有相互作用的中性原子所需 要的能量，称为解离能 / 2 e ν 0 D = D − h ，式中 De 是平衡解离能。实验 中由光谱可得 分子的基本振动频率 ν 0 和非谐性常数 χ ，根据 ( ) 4 4 0 0 e m χ ν χ ν υ h h D = E = − 得到平衡解离能 De 进而得到解离能 D 。解离 能也可以由理论方法求取，通过薛定谔方程的求解，可以得到分子的基 态和各激发态能量随核间距的变化，作图得分子振动的位能曲线，从图 中同样可得分子的解离能。 3. CO2 的四种简正振动中，哪些有红外活性，哪些没有，为什么。 H O2 分子有几种简正振动。 解：CO2 分子的四种简正振动中，两种简并的弯曲振动和反对称伸 缩振动是有红外活性的，因为这些振动中，分子的电偶极矩发生变化； 而对称伸缩振动中，电偶极矩不变，所以无红外活性。水分子是由三个 原子组成的非线型分子，根据3N − 6原则可知，有三种简正振动（参见 下图），其中第一和第三是伸缩振动，第二是弯曲振动