В колебательной спектроскопии , обертон группа является спектральной группой , которая происходит в колебательном спектре молекулы , когда молекула совершает переход от состояния (v = 0) до второго возбужденного состояния (v = 2), где V представляет собой колебательное квантовое число (неотрицательное целое число), полученное из решения уравнения Шредингера для молекулы.
Обычно для изучения колебательных спектров молекул предполагается, что колебания химических связей могут быть аппроксимированы 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 квантованы, то есть они могут принимать только некоторые « дискретные » значения энергии. Когда на образец попадает электромагнитное излучение, молекулы могут поглощать энергию излучения и изменять свое состояние колебательной энергии. Однако молекулы могут поглощать энергию излучения только при определенных условиях, а именно - должно происходить изменение электрического дипольного момента.молекулы, когда она колеблется. Это изменение электрического дипольного момента молекулы приводит к тому, что дипольный момент перехода молекулы для перехода от более низкого к более высокому энергетическому состоянию отличен от нуля, что является существенным условием для любого перехода, происходящего в колебательном состоянии молекулы. молекула (по правилам отбора ).
Важно отметить, что в рамках простого гармонического приближения можно показать, что дипольный момент перехода отличен от нуля только для переходов, где ∆v = ± 1. Следовательно, для идеальной простой гармонически колеблющейся связи колебательный спектр не содержит обертонов. Конечно, настоящие 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 переходов 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-спектре, является одной такой переход с ∆v = 2 из энергетического состояния v = 0 в v = 2.
Экспериментально было обнаружено, что интенсивность обертонной полосы очень мала по сравнению с основной полосой , что подтверждает гармоническое приближение. [ необходима цитата ]
Смотрите также
- Спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне в Ю. Р. Шарма
Рекомендации
- CNBanwell и EMMcCash: основы молекулярной спектроскопии, Tata McGraw-Hill, четвертое издание
Название книги Ю. Р. Шарма