第八章分子光谱.ppt

张冬菊 山东大学化学与化工学院 Email: zhangdj@ 电 话: 65833(O) 地 址：化学新楼319 量子力学基础 (The basic knowledge of quantum mechanics) 第一章: 量子力学基础 原子结构理论 （The theory of atomic structure ） 第二章: 原子结构（Atomic structure) 第三章: 原子光谱（Atomic spectra） 分子结构理论 (The theory of molecular structure ) 第四章: 分子的对称性 （The symmetry of molecules ） 第五章: 双原子分子的结构 （Structures of diatomic molecules ） 第六章: 多原子分子 的结构（Structures of polyatomic molecules ） 第七章: 配位化合物的结构（Structures of Coordinated compounds） 第八章: 分子光谱（ Molecular spectra ） 晶体结构理论 （ The theory of crystal structure ） 第九章: 晶体学基础 （The basic knowledge of crystallography） 第十章: X射线结构分析 （Structural analysis theory of X-ray） 第八章 分子光谱 Chapter 8. Molecular Spectra 教学目标：了解分子光谱产生的基本原理，掌握用刚体（非刚体）模型和谐振子（Morse函数）模型分别处理双原子分子转动和振动。 学习要点： (1) 双原子分子的转动光谱； (2) 双原子分子的振动光谱； (3) 红外光谱； (4) 拉曼光谱。 学时安排：6学时  本章教学的基本思路 分子光谱产生的本质 建立描述分子核运动的量子力学模型 量子力学关系式 从测试信息预测分子结构参数或从分子结构 预测光谱信息 一、刚性转子模型 将分子的转动与振动（及电子运动）近似分开，意味着分子转动时核间距不变. 这种模型称为刚性转子，它大大简化了分子转动的数学处理.（分子不受外力作用，势能V＝0） 设两原子的质量分别为m1、m2, 距质心O的距离分别为r1、r2 （ r1与r2之和等于平衡核间距r, 即 r1+r2=r）. 例3 实验测得N2, HCl和HBr混合气体远红外光谱前几条谱线的波数（cm-1）为：16.70, 20.79, 33.40, 41.58, 50.10, 62.37。这些谱线是由分子的什么运动产生的？计算这些分子的键长。(p326， 8.20)要点： 1）N2 非极性分子，不产生转动光谱，这些谱线由HCl  和HBr分子的转动产生的 2）转动光谱的特征是谱线间等间距的 6条谱线分为2组：16.70, 33.40, 50.10  20.79, 41.58, 62.37 2) 同位素效应上的应用－同位素质量的测定利用分子的远红外光谱可以研究同位素效应，如D和H的交换。 同位素取代不改变分子的核间距，但改变分子质量，影响折合质量?和转动惯量I，从而影响谱线的波数（位置）和谱线的间距。当混有质量不同的同位素时，光谱线的主线旁有一较弱的线伴生。 非刚体模型下跃迁J＋1?J： 例6: 计算H35Cl在?＝0，5，10振动态时，非谐性能量占总 能量的比值。(p326 8.15) 高分辨红外光谱仪观察双原子分子的振动光谱： 现象：每条谱带由许多谱线组成 原因：振动能级的改变必然伴随着转动能级的改变 由振动和转动能级同时跃迁产生的光谱称为振动－转动光谱。 一级近似下，忽略振动－转动相互作用： 振动 谐振子模型 转动 刚性转子模型 对于振动跃迁1-0 P支（波数较小）各谱线 频率： 波数：