21: Спектри та структура атомів і молекул
- Page ID
- 23426
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
У наступних розділах ми вивчимо спосіб, яким матерія може як поглинати енергію, так і випромінювати її у вигляді електромагнітного випромінювання, такого як світло. Картина, в якій речовина поглинає або випромінює випромінювання, називається її спектром. У минулому, і досі, дослідження спектра речовини дали важливі підказки до структури речовини. У той же час спектр речовини часто є дуже корисним способом характеристики, а отже, ідентифікації та аналізу цієї речовини.
- 21.1: Прелюдія до спектроскопії
- Поглинання відповідної кількості енергії може підняти атом водню з нижчого до більш високого енергетичного рівня, тоді як випромінювання електромагнітного випромінювання відповідає зміні від більш високого до нижчого енергетичного рівня. Хоча теорія Бора кількісно точна лише для водню, його уявлення про енергетичні рівні корисно для всіх інших атомів і навіть для молекул.
- 21.4: Теорія Атома Бора
- У класичній статті, опублікованій в 1913 році, молодий Нільс Бор, який потім працював з Резерфордом в Манчестері, Англія, приступив до того, щоб показати, як формулу Рідберга можна пояснити з точки зору дуже простої моделі атома водню. Модель базувалася на ядерному погляді на атомну структуру, яку щойно запропонував Резерфорд.
- 21.5: Спектри молекул - інфрачервоний
- Коли ми переходимо від спектрів атомів до спектрів молекул, ми виявляємо, що область, яка найбільше цікавить хіміків, - це вже не видимий і ультрафіолетовий, а навпаки інфрачервоний. Як випливає з назви, інфрачервоний простягається за червоний кінець видимого спектра, від межі видимості приблизно на 0,8 мкм (800 нм) до приблизно 100 мкм, де починається мікрохвильова область.
- 21.6: Видимий та ультрафіолетовий спектри молекул- молекулярних орбіталів
- Коли молекули поглинають або випромінюють випромінювання в ультрафіолетових і видимих областях спектра, це майже завжди відповідає переходу електрона з низькоенергетичної на високоенергетичну орбіту, або навпаки.
- 21.7: Молекулярні орбіталі
- Для того щоб пояснити як основний стан, так і збуджений стан, що бере участь в смузі поглинання в ультрафіолетовому і видимому спектрах молекул, необхідно поглянути на електронну структуру молекул дещо по-іншому. Нам потрібно дивитися на електрони в молекулі як на орбіталі, які належать молекулі в цілому. Такі орбіталі називаються молекулярними орбіталями, і такий спосіб погляду на молекули називають молекулярно-орбітальною (скорочено МО) теорією.
- 21.9: Кон'юговані системи
- У деяких молекулах делокалізація електронних пар може бути набагато більшою, ніж в озоні і бензолі. Особливо це стосується вуглецевих сполук, що містять сполучені ланцюги.