分子的能级和光谱课件

第七章分子第七章分子基本内容：化学键分子的能级和光谱拉曼散射和光谱基本内容：化学键§7.1分子—分子中原子间的静电相互作用离子键、共价键、金属键、氢键、范德瓦期键等一.离子键3s3pNa(11):

1s22s22p63s1Cl(17):

1s22s22p63s23p5IE(IonizationEnergy):

5.14eV电子亲和能(electronaffinity，EA):3.61eV§7.1分子—分子中原子间的静电相互作用离子键、共价系统的总能量Rc临界距离系统的总能量Rc临界距离分子R0/nmB/eVKCl0.274.1LiF0.165.9NaBr0.253.7NaCl0.244.2R0Rc能量升高的原因：1.原子核间的排斥作用2.Pauli不相容原理Na+2p电子和Cl-3p电子云重叠，电子不能处于相同的量子态，因此电子要处于更高的量子态。系统能量增高了分子R0/nmB/eVKCl0.274.1LiF0二.共价键1.氢分子离子H2＋H2＋分子的哈密顿算符为定态薛定谔方程为由于隧道效应，电子出现在y1和y2的概率相同，可能的态AtomicOrbital

MolecularOrbital

二.共价键1.氢分子离子H2＋H2＋分子的哈密顿算符两核间距离两核间距离结合能R0=0.11nm，B=2.7eVBondingOrbital

Anti-bondingOrbital2.H2分子BondingOrbital(自旋反向，可占据同一轨道)

Anti-bondingOrbitalR0=0.074nm，B=4.48eV结合能R0=0.11nm，B=2.7eVBondingO√R0=0.11nm，B=3.1eV共价键特点：

方向性

饱和性

价键理论(VB)ValenceBond

分子轨道理论(MO)MolecularOrbit

配位场理论(LF)LigandField处理分子结构问题的三个基本理论价键理论的基本要点：

成键双方的原子轨道尽可能最大程度地重叠。

形成共价键时键合原子双方各提供自旋方式相反的未成对价电子用以成对0.74eV√R0=0.11nm，B=3.1eV共价键特点：方向性§7.2分子的能级和光谱●电子能级●

振动能级●转动能级§7.2分子的能级和光谱●电子能级●振一.双原子分子的转动能级和光谱分子绕质心的转动能量(分子轴)转动常量一.双原子分子的转动能级和光谱分子绕质心的转动能量(分子轴例：对HCl分子，实验测得其的平衡距离R0=0.13nm，试求对J=1的转动能级的能量是多少？解：例：对HCl分子，实验测得其的平衡距离R0=0.13nm，试例：已知H2分子两原子核间的平衡距离r0=0.074nm，试求其最低的三个转动能级的能量。解：例：已知H2分子两原子核间的平衡距离r0=0.074nm，试修正式转动能级跃迁的选择定则为HCl分子的转动吸收谱分子转动能量增大时，离心力增大，导致平衡距离R0增大，转动惯量不再是常数，转动能公式修正为修正式转动能级跃迁的选择定则为HCl分子的转动吸收谱分子转二.双原子分子的振动能级和光谱由量子力学给出的修正后的分子振动能量为简谐振动能级之间的辐射跃迁选择定则为非简谐振动能级跃迁的选择定则为：分子振动幅度大，势能偏离抛物线力不再是弹性力，就出现了高次项振动也不是简谐振动了二.双原子分子的振动能级和光谱由量子力学给出的修正后的分在室温下，绝大多数分子是处在电子基态和振动基态，因此通常观测到的是由v

=

0能级产生的吸收谱。基频带第一泛频带第二泛频带在室温下，绝大多数分子是处在电子基态和振动基态，因此通常观测例：实验测得HCl分子的振动光谱，在基频带2885.9cm-1处有较强的吸收峰，在第一泛频带5668.0cm-1处吸收峰较弱，在第二泛频带8346.9cm-1处吸收峰已很弱。试根据上述数据求HCl分子的振动频率对应的波数、非谐系数和力常数。解：例：实验测得HCl分子的振动光谱，在基频带2885.9c分子的能级和光谱课件在给定的电子能级下，分子能级是振转能级，其能量为振转能级之间跃迁的选择定则为双原子分子振转能级和振转光谱在给定的电子能级下，分子能级是振转能级，其能量为振转能级之间分子的能级和光谱课件§7.3拉曼散射和光谱1928年，印度物理学家拉曼(C.V.Raman,1888-1970)发现，当光束被溶液中的分子散射时，在散射光谱中，除了有原来的频率n0外，还有较弱的n0±n

'的新频率出现。

瑞利线(n0)

红伴线(StokesLine)(n0-n

'

)

紫伴线(Anti-stokesLine)(n0+n

'

)C.V.Raman(1888-1970)TheNobelPrizeinPhysics1930§7.3拉曼散射和光谱1928年，印度物实验结果：

n

'

与n0无关，只与散射样品分子的振动和转动能级有关。振转拉曼光谱中，ASL线要比SL线强度弱得多，但随着温度的升高，ASL线强度迅速增加，而SL线强度则变化不大。转动拉曼光谱线几乎以相同强度分布在瑞利线、振转光谱中SL线和ASL线的两侧，且有关系实验结果：n'与n0无关，只与散射样品分子的振动和理论解释：外界光波交变电场强度分子在