Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
Вероятности перехода молекулы в нормальное состояние с испусканием кванта излучения и перехода предиссоциацией в неустойчивое состояние определяют время жизни молекулы в возбужденном состоянии. При большой вероятности безызлучательного перехода время жизни молекулы в возбужденном состоянии оказывается малым и соответствующая ширина спектральных линий — большой.
10. МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
1°. Изучение электронных спектров молекул дает сведения того же характера, что и изучение атомных спектров. Дополнительными являются сведения об электронных уровнях в молекуле, о распределении плотности электронов в молекулах и природе химических связей. Особый интерес для исследования структуры молекул представляет изучение колебательных и вращательных спектров молекул.
2°. Колебательные и вращательные спектры молекул дают сведения о пространственном расположении атомов в молекулах, о возможных их равновесных конфигурациях, о распределении молекул по этим конфигурациям. Знание формы молекул позволяет понять природу валентных связей в них и тем самым выяснить реакционные способности молекул. Вращательные спектры обычно находятся в инфракрасной области, и обнаружение и исследование их требует специальной техники инфракрасной спектроскопии.
3°. Спектроскопия комбинационного рассеяния благодаря простоте методов обладает рядом преимуществ перед инфракрасной спектроскопией. Из комбинационных спектров находят частоты собственных колебаний молекул (по колебательным спектрам), моменты инерции и форма молекул (по вращательным спектрам), а также те структурные изменения, которые претерпевают молекулы при изменениях агрегатного состояния вещества.
854
Vl 4. МОЛЕКУЛА
4°. Область молекулярной спектроскопии — радиоспектроскопия — основана на эффекте Зеемана. Радиоспектроскопия исследует, в отличие от оптической спектроскопии, не спектральные линии, обязанные переходам с какого-либо уровня на подуровни другого уровня, а спектральные линии, вызванные переходами между самими этими подуровнями. Частоты этих спектральных линий лежат обычно в области ультракоротких радиоволн (от десятков МГц). Спектральная картина в радиоспектрах молекул оказывается во много раз проще, чем в оптических спектрах, что имеет большое значение для анализа сложных молекулярных спектров, которые в оптической области состоят из многих тысяч линий. Это обстоятельство, наряду с высокой чувствительностью радиоспектроскопических методов, во много раз превышающей чувствительность оптических методов, обеспечивает радиоспектроскопии большие преимущества в области молекулярных спектров.
11. ИОНИЗАЦИЯ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ
1°. Ионизация, т. е. отрыв электронов от атомов или молекул, вызываете^ многими причинами. Термическая ионизация вызвана увеличением энергии теплового движения атомов или молекул и происходит при нагревании вещества в результате соударений атомов или молекул с достаточной энергией. Ионизация электронным или ионным ударом обычно происходит в сильных электрических полях, в которых ионы или электроны приобретают достаточную для ионизации энергию, например, при газовом разряде. К этому же виду относится ионизация, вызываемая корпускулярными излучениями (альфа-час-тицами, протонами, дейтронами и т. д.) при их прохождении в веществе. Фотоионизация вызывается поглощением атомами и молекулами квантов электромагнитного излучения с достаточной энергией.
2°. Энергия ионизации атома зависит от величины заряда его ядра и от того, из какого электронного слоя атома выбивается электрон, возрастая приблизительно квадратично с увеличением атомного номера Z и уменьшаясь по мере увеличения номера слоя п. Численно энергия ионизации равна энергии связи электрона с атомом на данном уровне.
VI.4.11. ИОНИЗАЦИЯ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ
855
3°. Степенью ионизации газа называют величину а, равную отношению числа ионизированных атомов к их общему числу в объеме газа. В условиях термодинамического равновесия степень термической ионизации газа подсчитывают по формуле Саха:
где т — масса электрона, р — сумма парциальных давлений атомов, ионов и электронов, T — термодинамическая температура, gangi — статистические веса нейтрального атома и иона, т. е. кратность вырождения их состояния (обычно основного), kwh — постоянные Больцмана и Планка, е — элементарный заряд, ф( — потенциал ионизации. Формула Саха приближенная, так как не учитывает распределения электронов по различным состояниям в атомах газа, а также процессов возбуждения атомов без ионизации и безызлучательных переходов.
4°. В случае молекул, наряду с ионизацией атомов, может иметь место диссоциативная ионизация, т. е. распад молекулы с одновременной ионизацией продуктов диссоциации. Диссоциативная ионизация имеет место преимущественно в случае многоатомных молекул. Возникающие при этом ионы могут соединяться с нейтральнымй атомами или молекулами, приводя к образованию комплексных ионов. Степень ионизации при данной энергии ионизирующих частиц связана с распределением атомов и молекул по энергетическим состояниям.
работа для студентов без опыта