【分子振动和温度的关系】【分子振动和分子转到的区别】_物理_小望宁75
编辑： admin 2017-15-06
-
4
远红外区双原子吸收光谱是一组线,频率刻度分隔比较均匀.这是转动能级跃迁引起的,可以从转动吸收线的间隔计算转动惯量,从而计算原子间距.直线多原子分子在远红外区表现和双原子分子相同,分子只有单一转动惯量,单个分子内的多个核间距无法计算.
振动能级间隔比转动能级宽,对应振动能级跃迁谱线在红外区.
振动如同弹簧的拉伸释放,由于介质的摩擦力,振幅衰减至静止,能量并没有消失,而是引起弹簧周围环境温度稍微上升.而分子振荡一开始就可以继续下去.分子没有摩擦力而是通过和其他分子、电磁波相互作用发射和吸收能量.
能量经典均分 就是平动、转动、振动.线性分子转动有两个自由度,非线性分子转动有3个自由度.N个原子组成的分子有3N个自由度,平动总是3个自由度.线性分子振动为3N-5个,非线性分子振动自由度为3N-6.
平动对应1/2kT,转动对应1/2kT,振动对应kT.比如乙烷 3N=24,3个平动、3个转动、18个振动自由度.加起来那么乙烷分子平均能量就是21kT .
乙烷分子是否就是21kT呢?转动与振动能量用光谱法测量,而分子平动能用分子束实验或精细光谱效应来测定.还有一种最重要的方法就是测定气体热容.热容告诉了我们一物质当温度升高时储存能量的容量.对于乙烷 C=21nR…….但实验事实上只有3.35.如此大的差距在于必须引入量子论用波函数计算,因为振动能只有在较高温度时才参与能量均分.
转动量子比平动量子大许多数量级但仍小于平均经典能量kT,室温足够高能量趋近于经典值,低温下有很大误差.振动量子能级几乎都是低量子数,量子效应突出,乙烷的巨大差别几乎全由振动能没做出贡献.
-----------------------------------------------------------------------------------------
一般温度不太低时转动能趋近与经典值（低温下有大误差）,而振动能与经典值巨大误差,另外分子振动也非严格简谐振子.
手机提问的朋友在客户端右上角评价点【满意】即可.
互助这道作业题的同学还参与了下面的作业题
题1： 【分子为什么会振动?】[物理科目]
任何物质都再运动,只有到绝对零度时分子才不会动,当然绝对零度是达不到的极限
题2： 分子为何振动我要的是振动的根源,振动的产生[物理科目]
因为任何分子内都有电子,电子是无限的做简谐运动的,如此产生振动
题3： 【微波和红外引起的分子振动模式不同,那分别是什么模式呢?】
微波也是电磁波,有机物的微观分子在微波场中会随着高频率的电磁场转换产生运动（可以称为振动）,从而发热.
红外则是热传导,任何物质都辐射红外,主要因为分子永震动.但实验和理论都证实:只有振动时瞬时偶极距有变化的那些简正振动才能在红外光谱中观察到.
题4： 什么样的分子会有共振现象?不是物理上的共振,是指resonancetheory中的共振,也就是pi键离域到多个原子之间（我不知道我这个表述是否准确,resonance的具体请在wikipedia查“Resonance(chemistry)”）.
共振论中的共振?
这只是价键理论处理分子的一种方法,有些结构无法用一个经典结构式来表达
于是人们就想了一个权宜之计,通过若干经典结构式的共振来表达其结构.
比如苯,根据价键理论,可以写出两种不同的苯分子结构.但是实验表明,苯分子中的C-C键长相等,处于单键和双键之间,与单一的结构相矛盾.为了解释这个现象,共振论认为苯实际上是这两种结构的杂化体,两种极限结构贡献相等,因此苯的六个碳完全等同.
所以它只是一种方法,而不是一种现象.只是价键理论中无法用单一结构式来准确表达物质结构,必须要借助共振的思想.
题5： 【什么决定分子的振动频率】[物理科目]
分子本身的性质.比如对双原子分子,
.
k为共价键劲度系数.mr为约化质量.
温度只会影响它的振幅.