楊籍富 發表於 2012-12-27 09:14:19

【中華百科全書●科學●分子紅外線光譜】

<P align=center><STRONG><FONT size=5>【<FONT color=red>中華百科全書●科學●分子紅外線光譜</FONT>】</FONT></STRONG></P>&nbsp;<P><STRONG>紅外線是指波長約700mm.~20000mm.部分。</STRONG></P>
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<P><STRONG>外紅外線波長更大,約20000mm.~100000mm.之間。</STRONG></P>
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<P><STRONG>分子的紅外線多由分子的振動而產生,而外紅外線是因為轉動能階的躍遷。</STRONG></P>
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<P><STRONG>光譜線的頻率可用波爾定律來計算:(見方程式1)。</STRONG></P>
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<P><STRONG>此中Ei和Ef是躍遷前後能階的能量h是薄朗克常數。</STRONG></P>
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<P><STRONG>假若Ef比Ei大,稱為吸收光譜,相反的稱為放射光譜。</STRONG></P>
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<P><STRONG>雙原子的分子﹝如一氧化碳CO﹞的振動能階結構比較簡單;</STRONG></P>
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<P><STRONG>祇有一個簡正振動方式﹝ModeofVibration﹞﹝圖一﹞。</STRONG></P>
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<P><STRONG>振動方向平行於分子軸,因而產生一個電偶極子﹝ElectricDipole﹞。</STRONG></P>
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<P><STRONG>圖二表示兩原子間的距離與位能的關係。</STRONG></P>
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<P><STRONG>圖中所示的曲線的下半部與拋物線近似,其運動稱為簡諧運動。</STRONG></P>
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<P><STRONG>其能量是:(見方程式2),n是從零算起的正整數,稱為量子數,v是振動頻率。</STRONG></P>
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<P><STRONG>簡諧運動電偶極子放射或吸收的選擇定則是(見方程式3)即是說躍遷後,能階只可以升高或下降一級。</STRONG></P>
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<P><STRONG>圖二中能階分隔隨n增大而縮小,這是因為非簡諧性的修正﹝可以用Morse位能來計算﹞。</STRONG></P>
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<P><STRONG>假若把此修正一併算進去,△n可以大於一。</STRONG></P>
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<P><STRONG>因為轉動能階分隔遠較振動的為窄,很多轉動能可以同時被激發。</STRONG></P>
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<P><STRONG>其選擇定則是△J=±1,J是轉動量子數,也是從零算起的正整數。</STRONG></P>
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<P><STRONG>圖三所示是典型的雙原子分子的紅外線光譜,其中見△J=-1的稱為P支譜,見△J=+1的稱為R支譜。</STRONG></P>
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<P><STRONG>多原子的分子振動比較複雜,可以具有多個獨立的簡正振動方式。</STRONG></P>
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<P><STRONG>每個方式有其特有的頻率,而且可以同數被激發。</STRONG></P>
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<P><STRONG>圖四顯示線性分布的三原子分子﹝如CO2﹞的四個獨立簡正振動態。</STRONG></P>
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<P><STRONG>其中圖四(b)不產生電偶極子。</STRONG></P>
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<P><STRONG>圖四(c)表示兩個簡併性﹝Degenerate﹞振動,虛線與實線代表在兩個互相垂直的平面上振動。</STRONG></P>
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<P><STRONG>此種振動都可以在垂直於分子軸的方向上產生電偶極子,其選擇定則是△J=0或±1。</STRONG></P>
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<P><STRONG>△J=0的譜線稱為Q支譜。</STRONG></P>
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<P><STRONG>上述的是紅外線光譜的一般情況,複雜的分子不在討論範圍之內。</STRONG></P>
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<P><STRONG>(吳義雄)</STRONG></P>
<P><STRONG></STRONG>&nbsp;</P>引用:http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=9643
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