Молекулы. Молекулярные спектры излучения и поглощения. Адиабатическое приближение. Термы двухатомной молекул

Содержание

Слайд 2

Вопрос 15. Молекулы. Основы физики молекул. Молекулярные спектры излучения и поглощения.

Вопрос 15. Молекулы.

Основы физики молекул.
Молекулярные спектры излучения и поглощения.


Адиабатическое приближение.
Термы двухатомной молекулы.
Типы химической связи.
Слайд 3

Основы физики молекул. Вращение ядер (атомных остовов). Вращательные уровни Er J

Основы физики молекул. Вращение ядер (атомных остовов).

Вращательные уровни

Er

J

0

1

2

3

4

5

6

формулы 19

Слайд 4

Основы физики молекул. Колебания ядер (атомных остовов). Колебательные уровни 0 1

Основы физики молекул. Колебания ядер (атомных остовов).

Колебательные уровни

0

1

2

3

4

5

0

1

2

3

4

5

Ev

Линейный гармонический осциллятор

Ангармонический осциллятор

формулы 19

Слайд 5

Основы физики молекул. Виды энергии и спектры. Сплошной спектр излучения водорода

Основы физики молекул. Виды энергии и спектры.

Сплошной спектр
излучения водорода Н2

Электронно-колебательный

спектр
поглощения йода I2

Полосатый электронно-
вращательный спектр
излучения гидроксила ОН с кантами

Eе

Ev

Er

формулы 19

Слайд 6

Молекулярные спектры поглощения Робертсон, Б. Современная физика в прикладных науках /

Молекулярные спектры поглощения

Робертсон, Б. Современная физика в прикладных науках / Б.

Робертсон. – М.: Мир, 1985. − 272 с.
Слайд 7

Молекулярные спектры излучения Многолинейчатый спектр Н2 Сплошной спектр Н2 Серия Бальмера атомарного водорода Н

Молекулярные спектры излучения

Многолинейчатый спектр Н2

Сплошной спектр Н2

Серия Бальмера
атомарного водорода Н

Слайд 8

Молекулярные спектры излучения Полосатый спектр ОН (молекулы гидроксила)

Молекулярные спектры излучения

Полосатый спектр ОН (молекулы гидроксила)

Слайд 9

Электронные состояния в линейных и кольцевых молекулах

Электронные состояния в линейных и кольцевых молекулах

Слайд 10

Основы физики молекул. Движение валентных электронов. Движение электронов и ядер в

Основы физики молекул. Движение валентных электронов.

Движение электронов и ядер в молекулах

можно рассматривать по отдельности из-за большой разницы в массах. Оба электрона атомов водорода, образующих молекулу Н2, обобществляются и могут двигаться в пределах всей молекулы. Качественную картину движения одного из электронов в поле двух ядер водорода (протонов) дают классические траектории на рис. Верхняя траектория на рис.  соответствует положительной проекции Mz>0 момента импульса электрона на ось молекулы ОА, вращению в противоположном направлении соответствует отрицательная проекция момента Mz<0. Нижняя траектория соответствует нулевой проекции Mz=0.
Слайд 11

Адиабатическое приближение: В молекуле можно считать движение тяжелых ядер гораздо более

Адиабатическое приближение:

В молекуле можно считать движение тяжелых ядер гораздо более медленным,

чем движение электронов. Энергии и волновые функции электронов можно находить путем решения уравнения Шредингера для неподвижных ядер. Для двухатомной молекулы с расстоянием между ядрами R: HΨ(r;R)=ε(r;R)Ψ(r;R). Задача сводится к нахождению собственных значений и векторов симметричной ленточной матрицы (см., например, [1,2]). Примеры электронных состояний с нулевой проекцией орбитального момента на ось молекулы в молекулярном ионе водорода Н2+ (p++e−+p+) показаны ниже. Сумма ε(r;R) и энергии кулоновского отталкивания атомных ядер (протонов) называется электронной энергией Ee(R) (потенциальной энергией, потенциальной кривой).

1. В. И. Загребаев, В. В. Самарин, ЯФ, 67, 1488, (2004)
2. V. I. Zagrebaev, V.V. Samarin, W. Greiner, Phys Rev. C 75, 035809 (2007).

1 A=0.1 нм

ε(r;R)

Энергии электронных состояний в молекулярном ионе водорода Н2+ (p+e+p)

Электронные энергии − суммы энергий электронных состояний и кулоновского отталкивания протонов в молекулярном ионе водорода Н2+ (p+e+p)

Н++Н (n=1)

Н++Н (n=2)

Слайд 12

Адиабатическое приближение: В молекуле можно считать движение тяжелых ядер гораздо более

Адиабатическое приближение:

В молекуле можно считать движение тяжелых ядер гораздо более медленным,

чем движение электронов. Энергии и волновые функции электронов можно находить путем решения уравнения Шредингера для неподвижных ядер. Для двухатомной молекулы с расстоянием между ядрами R: HΨ(r;R)=ε(r;R)Ψ(r;R). Задача сводится к нахождению собственных значений и векторов симметричной ленточной матрицы (см., например, [1,2]). Примеры электронных состояний с нулевой проекцией орбитального момента на ось молекулы в молекулярном ионе водорода Н2+ (p++e−+p+) показаны ниже. Сумма ε(r;R) и энергии кулоновского отталкивания атомных ядер (протонов) называется электронной энергией Ee(R) (потенциальной энергией, потенциальной кривой).

1 A=0.1 нм

Электронные энергии − суммы энергий электронных состояний и кулоновского отталкивания протонов в молекулярном ионе
водорода Н2+ (p+e+p)

Н++Н (n=1)

Н++Н (n=2)

Слайд 13

Адиабатическое приближение: В молекуле можно считать движение тяжелых ядер гораздо более

Адиабатическое приближение:

В молекуле можно считать движение тяжелых ядер гораздо более медленным,

чем движение электронов. Энергии и волновые функции электронов можно находить путем решения уравнения Шредингера для неподвижных ядер. Для двухатомной молекулы с расстоянием между ядрами R: HΨ(r;R)=ε(r;R)Ψ(r;R). Задача сводится к нахождению собственных значений и векторов симметричной ленточной матрицы (см., например, [1,2]). Примеры электронных состояний с нулевой проекцией орбитального момента на ось молекулы в молекулярном ионе водорода Н2+ (p++e−+p+) показаны ниже. Сумма ε(r;R) и энергии кулоновского отталкивания атомных ядер (протонов) называется электронной энергией Ee(R) (потенциальной энергией, потенциальной кривой).

1 A=0.1 нм

Электронные энергии − суммы энергий электронных состояний и кулоновского отталкивания протонов в молекулярном ионе
водорода Н2+ (p+e+p)

Электронная энергия для основного состояния (слева), основного и двух возбужденных (справа) состояний молекулы водорода

Н++Н (n=1)

Н++Н (n=2)

Слайд 14

Адиабатическое приближение: Примеры энергий и плотностей вероятности для электронных состояний с

Адиабатическое приближение:

Примеры энергий и плотностей вероятности для электронных состояний с нулевой

проекцией орбитального момента на ось молекулы в молекулярном ионе водорода Н2+ (p++e−+p+).

Двуцентровые МО, близкие к АО

Слайд 15

Пример 2-х центровой модели для молекулы: АО объединенного ядра Примеры энергий

Пример 2-х центровой модели для молекулы:

АО
объединенного
ядра

Примеры энергий и плотностей вероятности для

электронных состояний с нулевой проекцией орбитального момента на ось молекулы в молекулярном ионе водорода Н2+ (p++e−+p+).

МО ЛКАО

Двуцентровые МО, близкие к АО

Слайд 16

Эксперимент и молекулярные орбитали (МО)

Эксперимент и молекулярные орбитали (МО)

Слайд 17

Эксперимент и молекулярные орбитали (МО)

Эксперимент и молекулярные орбитали (МО)

Слайд 18

Эксперимент и молекулярные орбитали (МО)

Эксперимент и молекулярные орбитали (МО)

Слайд 19

Адиабатическое приближение: молекулярные орбитали (МО ЛКАО) Линейные Комбинации Атомных Орбиталей + − + =

Адиабатическое приближение: молекулярные орбитали (МО ЛКАО)

Линейные Комбинации Атомных Орбиталей

+

−

+

=

Слайд 20

Адиабатическое приближение: молекулярные орбитали (МО ЛКАО) Линейные Комбинации Атомных Орбиталей =

Адиабатическое приближение: молекулярные орбитали (МО ЛКАО)

Линейные Комбинации Атомных Орбиталей

=

Слайд 21

Адиабатическое приближение: молекулярные орбитали (МО) Двуцентровые МО, близкие к АО МО ЛКАО

Адиабатическое приближение: молекулярные орбитали (МО)

Двуцентровые МО, близкие к АО

МО ЛКАО

Слайд 22

Адиабатическое приближение: молекулярные орбитали (МО) МО ЛКАО Двуцентровые МО, близкие к АО

Адиабатическое приближение: молекулярные орбитали (МО)

МО ЛКАО

Двуцентровые МО, близкие к АО

Слайд 23

Термы двухатомной молекулы Молекула водорода Н2: 2 валентных электрона Молекула йода

Термы двухатомной молекулы

Молекула водорода Н2:
2 валентных электрона

Молекула йода I2:
14 валентных электронов

Молекула

гидроксила ОН:
7 валентных электронов

Значения модуля проекции
электронного момента на ось
молекулы Λ=0,1,… обозначаются заглавными греческими буквами Σ, Π,… (по аналогии с латинскими буквами S, P,… для атома). Полный спин S молекулы, как и
у атома, принято приводить в
форме мультиплетности 2S+1,
которая указывается вверху слева
от символа терма, например
1Σ , 3Σ , так же как у атомных
термов, например 1S, 3S,

1Σ

3Σ

3Σ

3Σ

3Σ

Слайд 24

Типы химической связи Образование молекул из атомов и химические реакции между

Типы химической связи

Образование молекул из атомов и химические реакции между атомами

и молекулами обусловлено электростатическими силами взаимодействия между электронами и ядрами атомов. Различают два рода химических связей: ионную (гетерополярную) и ковалентную (гомеополярную).

Ионная связь реализуется, когда молекулу можно представить как образование, состоящее из двух ионов: положительного и отрицательного, например NaCl состоит из Na+ и Cl− LiF состоит из Li+ и F −.

Если это сделать невозможно, то связь называется гомеополярной.

Силы, приводящие к гомеополярной связи называются обменными.

В процедуре ССП
метода Хартри-Фока
учитывается обменное
взаимодействие

Li+

+

+

−

−

LiF

F−

N2

N

N

Слайд 25

Типы химической связи: гомеополярная связь Силы, приводящие к гомеополярной связи называются

Типы химической связи: гомеополярная связь

Силы, приводящие к гомеополярной связи называются обменными.

Простейший

пример: молекула водорода Н2 с
двумя валентными электронами

3Σ

1Σ

Основное состояние с симметричной координат- ной волновой функцией

Возбужденные состояния с антисимметричными координатными волновыми функциями

Обменное взаимодействие учитывается в процедуре ССП метода Хартри-Фока и по теории возмущений.

- Предыдущая
Шляхи формування інноваційної особистості
Следующая -
Основные этапы сборки компьютера

Похожие презентации

Магнитные взаимодействия
Реконструкция систем электроснабжения и релейной защиты подстанции 110/10 кВ Иваново
Физические основы квантовой теории. (Лекция 13.1)
Презентация по физике "Строение атомов. Объяснение электрических явлений" - скачать
Дрейфовое движение заряженных частиц. (Лекция 3)
Сила упругости
Презентация по физике Динамика часть 2
Дифракционная решётка. Оптика
Cвeтoдиoдныe лaмпы — плюcы и минуcы ocвeтитeльныx пpибopoв
Отсчёт по практике. Электричество
Вольтметр. Измерение напряжения
Основы теории электромагнитного поля
Dynamika bryły sztywnej
Теплопроводность, конвекция, излучение
Цепи синусоидального напряжения
Плоское движение тела
Плотность вещества
Разработка конструкции ёмкости – коагулятора вместимостью 0,6 м3 линии получения концентратов УНТ в полипропилене
Курс общей физики
Термоядерные реакции
Bonds and Molecules
Раздел физики оптика
Siltumfizikas pamati. Enerģijas mērvienības, spiediens, degšana, siltumapmaiņa, tvaika veidošanās
Лекция 32. Оптические инструменты
Закон сохранения импульса
Презентация по физике "Закон Гаусса" - скачать
Система спасения экипажа и пассажиров во время полета в случае неисправности мотора самолета
Повторение по физике за 7 класс
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть