Инфракрасные спектры поглощения молекул
| УНК > Лабораторные работы > МГУ > Кафедра оптики и спектроскопии > Практикум по спектроскопии > 6 |
Инфракрасные спектры поглощения молекул
- Задача предназначена для студентов IV курса.
- Пропускная способность - 4 студента в неделю.
- Целью работы является практическое знакомство с инфракрасной
спектроскопией молекул. В работе изучаются спектры поглощения простейших
молекул CO, CO2 , CH4 , NH3 и других, проводится их расшифровка,
измерение частот переходов и определение молекулярных констант. Изучаемые
в задаче ИК спектры молекул обусловлены колебательно-вращательными
переходами для основного электронного состояния молекул.
Спектры поглощения молекул исследуются с помощью спектрофотометра 'Specord 75IR', работающего в диапазоне длин волн 2,5-25 мкм. Прибор построен по схеме двойного монохроматора, диспергирующими элементами которого являются дифракционная решетка и призма. Дифференциальная схема регистрации производит сравнение пучков, прошедших исследуемый газ и эталонный образец. Прибор обеспечивает высокое спектральное разрешение и качественную запись спектров.
Выполняемое задание включает в себя регистрацию ИК спектров поглощения молекул в диапазоне 2,5 - 25 мкм с последующим определением частот колебательных переходов и их классификацией по типам колебаний. В более узких диапазонах (с другим масштабом записи) изучается также вращательная структура колебательных переходов, производится ее расшифровка и измерение частот линий. По этим данным рассчитываются вращательные постоянные нижнего и верхнего колебательных состояний и определяются моменты инерции молекул и межъядерные расстояния.
В теоретической части описания задачи структура спектров молекул анализируется на основе простейшей квантово-механической модели, в которой многоатомная молекула рассматривается как набор осцилляторов. Рассматривается, каким образом эффекты ангармонизма проявляются в нарушении эквидистантности энергетических уровней, их расщеплении, появлении в спектре дополнительных частот. Показано, что влияние ангармонизма усиливается при близком совпадении частот молекулярных колебаний (так называемый резонанс Ферми, изучаемый в задаче на примере молекулы СО2 ). Обсуждается зависимость спектроскопических характеристик молекул от свойств их симметрии.
Работа выполняется за одно шестичасовое занятие. - Основное оборудование - инфракрасный спектрофотометр 'Specord 75 IR'.
- Авторы задачи: О. М. Вохник, А. И. Одинцов (тел. 939-29-91).