Rezonanse magnetyczne oraz wybrane techniki pomiarowe fizyki ciała stałego

Podobne dokumenty
WYKŁAD 2 Podstawy spektroskopii wibracyjnej, model oscylatora harmonicznego i anharmonicznego. Częstość oscylacji a struktura molekuły Prof. dr hab.

SPEKTROSKOPIA RAMANA. Laboratorium Laserowej Spektroskopii Molekularnej PŁ

SPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE

SPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE

Optyczna spektroskopia oscylacyjna. w badaniach powierzchni

Wykład 5 Widmo rotacyjne dwuatomowego rotatora sztywnego

Analiza instrumentalna Wykład nr 3

dr hab. inż. Beata Brożek-Płuska SPEKTROSKOPIA RAMANA Laboratorium Laserowej Spektroskopii Molekularnej PŁ

Podczerwień bliska: cm -1 (0,7-2,5 µm) Podczerwień właściwa: cm -1 (2,5-14,3 µm) Podczerwień daleka: cm -1 (14,3-50 µm)

WYKŁAD NR 3 OPIS DRGAŃ NORMALNYCH UJĘCIE KLASYCZNE I KWANTOWE.

ZASADY ZALICZENIA PRZEDMIOTU MBS

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Wykład 6 Spektroskopia oscylacyjna. Model oscylatora harmonicznego i anharmonicznego cząsteczki dwuatomowej

Spektroskopia molekularna. Spektroskopia w podczerwieni

Zad Sprawdzić, czy dana funkcja jest funkcją własną danego operatora. Jeśli tak, znaleźć wartość własną funkcji.

Drgania. W Y K Ł A D X Ruch harmoniczny prosty. k m

Diagnostyka plazmy - spektroskopia molekularna. Ewa Pawelec wykład dla pracowni specjalistycznej

Kwantowa natura promieniowania

PRODUKTY CHEMICZNE Ćwiczenie nr 3 Oznaczanie zawartości oksygenatów w paliwach metodą FTIR

SPEKTROSKOPIA MOLEKULARNA 2015/16 nazwa przedmiotu SYLABUS A. Informacje ogólne

Wykład 14. Termodynamika gazu fotnonowego

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

Wykład 1A Przegląd optycznych metod spektroskopowych

Ćwiczenie 3 ANALIZA JAKOŚCIOWA PALIW ZA POMOCĄ SPEKTROFOTOMETRII FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

WYKŁAD 5 Zastosowanie teorii grup w analizie widm oscylacyjnych

Fizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła

gęstością prawdopodobieństwa

Spektroskopia. Spotkanie pierwsze. Prowadzący: Dr Barbara Gil

IX. MECHANIKA (FIZYKA) KWANTOWA

Atom wodoru. Model klasyczny: nieruchome jądro +p i poruszający się wokół niego elektron e w odległości r; energia potencjalna elektronu:

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Spektroskopia ramanowska w badaniach powierzchni

Ćwiczenie 3 Pomiar równowagi keto-enolowej metodą spektroskopii IR i NMR

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

PRACOWNIA CHEMII. Wygaszanie fluorescencji (Fiz4)

Rys Ruch harmoniczny jako rzut ruchu po okręgu

Spektroskopia Ramana drgania i widmo rozpraszania

Transport elektronów w biomolekułach

IR II. 12. Oznaczanie chloroformu w tetrachloroetylenie metodą spektrofotometrii w podczerwieni

n n 1 2 = exp( ε ε ) 1 / kt = exp( hν / kt) (23) 2 to wzór (22) przejdzie w następującą równość: ρ (ν) = B B A / B 2 1 hν exp( ) 1 kt (24)

Spektroskopia w podczerwieni

spektroskopia IR i Ramana

Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury.

Atom wodoru i jony wodoropodobne

Trzy rodzaje przejść elektronowych między poziomami energetycznymi

Wykład FIZYKA I. 10. Ruch drgający tłumiony i wymuszony. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Spektroskopia Ramana

Ćwiczenie 2 Przejawy wiązań wodorowych w spektroskopii IR i NMR

Badanie dynamiki rekombinacji ekscytonów w zawiesinach półprzewodnikowych kropek kwantowych PbS

Wykład FIZYKA I. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak. Katedra Optyki i Fotoniki Wydział Podstawowych Problemów Techniki Politechnika Wrocławska

Fizykochemiczne metody w kryminalistyce. Wykład 7

Technika laserowa. dr inż. Sebastian Bielski. Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG

Mechanika kwantowa. Erwin Schrödinger ( ) Werner Heisenberg

Uk lady modelowe II - oscylator

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Przejścia optyczne w strukturach niskowymiarowych

Teorie wiązania chemicznego i podstawowe zasady mechaniki kwantowej Zjawiska, które zapowiadały nadejście nowej ery w fizyce i przybliżały

Stara i nowa teoria kwantowa

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Reflekcyjno-absorpcyjna spektroskopia w podczerwieni RAIRS (IRRAS) Reflection-Absorption InfraRed Spectroscopy

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

Drgania i fale II rok Fizyk BC

Spis treści. Przedmowa redaktora do wydania czwartego 11

Zastosowanie spektroskopii w podczerwieni w jakościowej i ilościowej analizie organicznej

Wstęp do astrofizyki I

Ruch drgający. Ruch harmoniczny prosty, tłumiony i wymuszony

1.1 Przegląd wybranych równań i modeli fizycznych. , u x1 x 2

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

RÓWNANIE SCHRÖDINGERA NIEZALEŻNE OD CZASU

Fizyka 12. Janusz Andrzejewski

Przejścia promieniste

ZJAWISKA KWANTOWO-OPTYCZNE

Spektroskopia Ramana

α - stałe 1 α, s F ± Ψ taka sama Drgania nieliniowe (anharmoniczne) Harmoniczne: Inna zależność siły od Ψ : - układ nieliniowy,

OGÓLNE PODSTAWY SPEKTROSKOPII

Stany skupienia materii

Spektroskopia molekularna. Ćwiczenie nr 1. Widma absorpcyjne błękitu tymolowego

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

IV. Transmisja. /~bezet

Wzajemne relacje pomiędzy promieniowaniem a materią wynikają ze zjawisk związanych z oddziaływaniem promieniowania z materią. Do podstawowych zjawisk

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Model oscylatorów tłumionych

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

Fizyka 11. Janusz Andrzejewski

Wykład Budowa atomu 3

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

3 Podstawy teorii drgań układów o skupionych masach

Wykład 9: Fale cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Model uogólniony jądra atomowego

i elektronów w czasteczkach (laboratoryjnym) operator Hamiltona dla czasteczki dwuatomowej (jadra 2M b a i b; m -masa elektronu e 2 r ij

Spektroskopia. Spotkanie drugie UV-VIS, NMR

Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana SERS. (Surface Enhanced Raman Spectroscopy)

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

Absorpcja związana z defektami kryształu

Oddziaływanie promieniowania X z materią. Podstawowe mechanizmy

Transkrypt:

Paweł Szroeder Rezonanse magnetyczne oraz wybrane techniki pomiarowe fizyki ciała stałego Wykład XII Oddziaływanie promieniowania z materią w kontekście spektroskopii oscylacyjnej Absorpcja i rozpraszanie promieniowania przez oscylator

Oscylator harmoniczny m 1 ~f m r r r r Drganie rozciągające molekuły dwuatomowej. Atomy o masach m 1 oraz m oddziałują ze sobą ze stałą siłową f. Zgodnie z prawem Hooke a F f. JeŜeli atomy zachowują się, jak oscylator harmoniczny, to ( t) Qcosπνt, gdzie Q jest amplitudą wychyleń atomów, v częstością drgań własnych.

Oscylator harmoniczny W klasycznym modelu oscylatora energia dostarczana z zewnątrz powoduje zwiększenie amplitudy drgań rozciągających. Częstość drgań układu dwuatomowego obliczamy z równania Lagrange a: d dt dt d& + gdzie T oraz U oznaczają energię kinetyczną oraz potencjalną układu. ZaleŜność energii potencjalnej U od wychylenia moŝna wyrazić jako du ( F)d skąd dostaje się du/d f. Prędkość w rozwaŝanym ruchu drgającym jest równa d/dt. Wprowadzając masę zredukowaną układu dwóch mas m 1 oraz m, du d, 1 1 1 +, m red m 1 m uzyskuje się wyraŝenie na energię kinetyczną oscylacji T 1 m red d dt.

Oscylator harmoniczny Po podstawieniu do równania Lagrange a dostajemy równanie oscylatora harmonicznego m red d + f, dt którego rozwiązaniem jest funkcja harmoniczna Qcosπvt. Częstość własna drgań oscylatora jest równa ν 1 f f 1 π m [Hz], ~ ν 1 πc red m red [cm ]. W spektroskopii oscylacyjnej częstości drgań wyraŝa się najczęściej w jednostkach liczby falowej (cm -1 ).

Oscylator harmoniczny kwantowy Drgania atomów w molekułach mają charakter skwantowany. Wynika to z rozwiązania równania Schrödingera, które dla dwuatomowego oscylatora przybiera postać h d ψ 1 + f ψ ψ. 8π mred d nergie stanów oscylacyjnych, zgodnie z rozwiązaniem równania Schrödingera, mają postać osc hνυ + 1 hωυ + 1 h π m f red υ + gdzie υ, 1,,... jest kwantową liczbą oscylacji. RóŜnice energii w oscylatorze harmonicznym wynoszą 1, są sobie zawsze równe. + hν osc υ 1 υ h f m red

Oscylator harmoniczny ψ 3 ψ ψ 1 ograniczenie klasyczne ψ 3 υ osc 1 (7/)hv (5/)hv (3/)hv (1/)hv,1 [m -1 ] nergia oscylacji 1 osc Q U f,1 [m -1 ],1 ψ 3 ψ ψ 1 ψ [m -1 ] Oscylacje atomów nie ustają nawet w temperaturze K, bowiem υ ½hv (energia punktu zerowego). Przejścia pomiędzy poziomami oscylacyjnymi muszą spełniać regułę wyboru υ ±1. Zatem widmo absorpcyjne bądź emisyjne oscylatora harmonicznego będzie miało tylko jedno pasmo o częstości v, niezaleŝnie od tego pomiędzy jakimi poziomami zachodzą przejścia.

Oscylator anharmoniczny W rzeczywistości energia przyciągania atomów w miarę ich oddalania się od siebie maleje (stała siłowa f zmienia swoją wartość wraz z z połoŝenia równowagi). Przy pewnej wartości wychylenia wartość U spada do zera (rozpad wiązania chemicznego). WyraŜenie na energię potencjalną oscylatora U() ma zatem postać: +L + + + 3 3 3 6 1 1 ) ( d U d d U d d du U U ) ( 1 ) ( f U Określenie przybliŝonych wartości energii oscylatora uzyskuje się przez rozwinięcie U() w szereg Tylora:

Kwantowy oscylator anharmoniczny nergie własne kwantowego oscylatora anharmonicznego: oscanh 1 1 hν υ + hν xυ +. RóŜnica między sąsiednimi poziomami wynosi [ f 1 ( 1)] υ+ 1 υ hν x υ + h [1 x( υ + 1)], m gdzie x jest współczynnikiem anharmoniczności, f zaś stałą siłową przyporządkowaną poziomowi υ. W miarę wzrostu liczby kwantowej υ, odległości pomiędzy poziomami stają się coraz mniejsze, a stała siłowa zmienia swoją wartość. red

Oscylator anharmoniczny 4 3 5 6 D 1 υ Funkcją, która dobrze modeluje energię rzeczywistej molekuły stanowiącej oscylator anharmoniczny jest potencjał Morse a U ( ) D(1 e β ), gdzie D jest energią dysocjacji molekuły, a β stałą opisującą stopień krzywizny funkcji.

Oscylator anharmoniczny 4 3 1 υ 5 6 Reguły wyboru dla oscylatora anharmonicznego mają postać: υ ±1, ±, ±3,... Najbardziej prawdopodobne przejścia odpowiadają tonom podstawowym ( υ ±1), prawdopodobieństwa przejść nadtonów ( υ ±, ±3,...) maleje ze wzrostem υ. Są one zatem coraz mniej intensywne w widmie.

Stosunek obsadzeń JeŜeli rozpatrujemy zbiór N oscylatorów, wówczas liczba oscylatorów, które występują w określonym stanie energetycznym jest funkcją rozkładu Boltzmanna. Stosunek obsadzeń dwóch róŝnych stanów i oraz j jest równy N N i j e ( ) / kt i j, gdzie N i oraz N j są liczbami oscylatorów w stanie wyŝszym i oraz niŝszym j, k stałą Boltzmanna, T temperaturą bezwzględną. Dla większości molekuł dwuatomowych stosunek obsadzeń N 1 (υ 1) do N (υ ) wynosi w temperaturze pokojowej od 1-1 do 1-5. Zatem przejścia między poziomami wyŝszymi w stosunku do przejścia υ υ 1 będą mało prawdopodobne (małą intensywność w widmie).

Absorpcja promieniowania przez oscylator υ T kt υ 1 υ υ 3 υ υ 1 υ υ Jak wynika z funkcji rozkładu Boltzmanna, ze wzrostem temperatury wzrasta stosunek obsadzeń, jednakŝe w stanie równowagi jest on stały. Ilość przejść z poziomów niŝszych na wyŝsze (absorpcja) jest równa ilości przejść z poziomów wyŝszych na niŝsze (emisja). Zakres promieniowania przypadającego na przejścia między poziomami oscylacyjnymi leŝy w podczerwieni pomiędzy i 5 cm -1. υ 4 υ 3 υ υ 1 Przejścia, które obserwujemy w trakcie pomiaru widma absorpcji są przejściami wymuszonymi (padające promieniowanie wymusza przejścia pomiędzy poziomami). Prawdopodobieństwo przejść wymuszonych jest znacznie większe niŝ przejść spontanicznych.

Absorpcja promieniowania przez oscylator Aby nastąpiło przejście wymuszone, podczas drgania molekuły musi zmieniać się jej moment dipolowy. r + Moment dipolowy µ jest równy µ Qr, gdzie Q jest ładunkiem jąder i chmury elektronowej, r odległością pomiędzy środkiem ładunku dodatniego i ujemnego. Kierunek wektora liczony jest do ładunku ujemnego do dodatniego. Jednostką momentu dipolowego jest debaj 1 D 3,338 1-3 C m.

Absorpcja promieniowania przez oscylator Prawdopodobieństwo przejść w akcie absorpcji wynosi: W B lm ρ, gdzie ρ jest gęstością promieniowania, czyli liczbą fotonów na jednostkę objętości układu. B jm współczynnikiem insteina dla przejść wymuszonych. W oscylatorze harmonicznym dla przejść ze stanu υ do υ 1 1 mamy: B 1 π 3hν m 1 red dµ d. JeŜeli podczas drgania dµ/d, czyli moment dipolowy nie zmienia się w czasie drgania, to nie zachodzi absorpcja. Mówi się wówczas o nieaktywnym modzie drgań. Molekuła, która nie ma trwałego momentu dipolowego, moŝe absorbować promieniowanie, jeŝeli dµ/d, czyli następuje zmiana momentu dipolowego w czasie drgania oscylującego wokół wartości µ.

Absorpcja promieniowania przez oscylator Przykładem molekuły pozbawionej stałego momentu dipolowego, mimo to wykazującej absorpcję w podczerwieni jest CO. µ ~ 1 ν 349 cm dµ d ~ 1 ν 667 cm dµ d C O Z kolei molekuły dwuatomowe, jak np.. O, N czy H nie mają trwałego momentu dipolowego oraz podczas oscylacji dµ/d. Nie obserwujemy wówczas w podczerwieni pasm absorpcyjnych.

Ilościowy opis absorpcji promieniowania Proces absorpcji moŝna opisać przez równanie: di I bdl, gdzie I jest natęŝeniem promieniowania, które dotarło do odcinka drogi dl, di ubytek promieniowania na drodze dl. I I dl I Po scałkowaniu dostaje się ln bl, I gdzie b jest naturalnym współczynnikiem absorpcji. Zamiana logarytmu naturalnego na dziesiętny daje wzór, który nosi nazwę prawa Lamberta-Bougera: I log al. I

Ilościowy opis absorpcji promieniowania Współczynnik absorpcji a jest liniową funkcją molowego stęŝenia c roztworu a ε c, gdzie ε jest molowym współczynnikiem absorpcji. Proces absorpcji w roztworze opisuje prawo Lamberta-Beera I log ε εcl lub I Ie cl. I Kolejną wielkością opisującą proces absorpcji promieniowania w funkcji liczby falowej jest absorbancja: ~ I ( ~ ) ( ) log ν A ν ( ~ ). ( ~ ε ν cl I ν ) Intensywność promieniowania zaabsorbowanego przez układ moŝe być równieŝ zapisywana za pomocą transmisji T: ( ~ ) ( ~ I ν T ν ) 1%. ( ~ I ν ) Związek pomiędzy transmisją i absorbancją ma postać: ~ 1 I ( ~ ) ( ) log log. ( ~ v A v T v ) I( v ~ )

Rozpraszanie promieniowania przez oscylator w molekule ~ ν ~ ν i ~ ν ~ + ν i laser ~ν ~ ν i ~ ν ~ ν i ~ ν ~ + ν i Oddziaływanie promieniowania M z atomami w molekule sprowadza się do oddziaływania między wektorem elektrycznym promieniowania a chmurą elektronową orbitali naładowanych ujemnie, otaczających dodatnio naładowane jądra. Skutkiem oddziaływania jest rozpraszanie eleastyczne (rozpraszanie Rayleigha), w wyniku którego częstość promieniowania fali rozproszonej nie ulega zmianie rozpraszanie nieelastyczne. JeŜeli częstość fali rozproszonej jest większa niŝ padającej, mówimy o rozpraszaniu antystokesowskim Ramana. Jeśli częstość ulegnie zmniejszeniu, to mamy do czynienia z rozpraszaniem stokesowksim Ramana. ~ν

Rozpraszanie promieniowania przez oscylator w molekule hv O C hv O µ O C O µ zmiana elipsoidy polaryzowalności δµ δ δ δ δµ δ ind δ ~ δ Promieniowanie M deformuje w molekule rozkład ładunku elektronowego względem jąder. W wyniku tego powstaje indukowany moment dipolowy µ ind, który jest proporcjonalny do natęŝenia składowej elektrycznej fali M oraz polaryzowalności. To właśnie polaryzowalność jest odpowiedzialna za to, Ŝe promieniowanie wzbudzające molekułę jest rozpraszane we wszystkich kierunkach.

Rozpraszanie promieniowania przez oscylator w molekule Niech składowa elektryczna promieniowania M zmienia się zgodnie z: cosπν t. W warunkach rezonansu (promieniowanie oddziałuje z oscylatorem) wartość indukowanego momentu dipolowego zmienia się z tą samą częstością v : µ ind cosπν t. Wzbudzona molekułą staje się zatem źródłem własnego promieniowania o częstości v (rozpraszanie rayleighowskie). By polaryzowalność odzwierciedlała strukturalne właściwości molekuły, musi być tensorem: ij xx yx zx Tensor polaryzowalności jest wyraŝony przez macierz symetryczną, tzn. ij ji. xy yy zy xz yz zz.

Tensor polaryzowalności Wartość średnia tensora polaryzowalności jest równa 1 ( xx + yy + zz ), 3 gdzie a ii składowymi diagonalnymi tensora, które tworzą półosie elipsoidy polaryzowalności. W przypadku molekuł izotropowych elipsoida przekształca się w kulę. z zz y yy xx x Miarą odchylenia elipsoidy polaryzowalności od symetrii kulistej jest wielkość 1 yy γ [( xx yy ) + ( yy zz ) + ( zz xx) + 6( xy + xz + )].

Tensor polaryzowalności Na właściwości wiązki rozproszonej promieniowania wpływa równieŝ tensor pochodnej polaryzowalności względem współrzędnej danego drgania: ' ij ij, który opisuje intensywność rozpraszania ramanowskiego. Jest ona związana ze zmianą składowej ij podczas określonego drgania opisywanego współrzędną. Współrzędna opisuje przemieszczenie jąder atomów tworzących molekułę podczas drgania wokół połoŝeń równowagi. Moment indukowany µ ind z uwzględnieniem przestrzennego rozkładu promieniowania moŝna zapisać jako µ µ µ ind x ind y ind z xx yx zx x x x + + + xy yy zy y y y + + + xz yz zz z z z,,.

Rozpraszanie promieniowania przez oscylator w molekule KaŜdą składową tensora polaryzowalności moŝna przedstawić jako ij ( ij ) ij + gdzie ( ij ) jest wartością ij w połoŝeniu równowagi jąder. Periodyczne zmiany współrzędnej normalnej oscylacji moŝna opisać funkcją Qcosπν. Po wstawieniu do wzoru na tensor polaryzowalności dostaje się, + Qcosπν. t

Rozpraszanie promieniowania przez oscylator w molekule Podstawiając do równania na indukowany moment dipolowy µ ind cosπν t. dostajemy µ ind Korzystając z zaleŝności cos( πν t) + Q cos(πν t) cos(πνt). cos sin β 1 cos( β ) + 1 cos( β ) otrzymujemy formułe, która opisuje trzy rodzaje promieniowania rozproszonego µ ind cos(πν t) + rozpraszanie Rayleigha 1 + Q cos[π ( ν ν ) t] + rozpraszanie stokesowskie 1 + Q cos[π ( ν + ν ) t]. rozpraszanie antystokesowskie

Rozpraszanie promieniowania przez oscylator w molekule 1 W W h(v hv v i ) h(v + v i ) hv hv hv υ 3 υ υ 1 υ pasmo stokesowskie pasmo rayleighowskie pasmo antystokesowkie ~ ν ~ ν ~ ν i i Wzbudzanie promieniowaniem następuje do tzw. poziomu wirtualnego (brak moŝliwości obsadzenia), z którego następuje natychmiastowy powrót. JeŜeli molekuła po oddziaływaniu z fotonem pozostanie na tym samym poziomie, to nastąpiło rozpraszanie rayleighowskie. JeŜeli znalazła się na niŝszym poziomie energetycznym, mieliśmy do czynienia z rozpraszaniem antystokesowskim, jeŝeli na wyŝszym, to ze stokesowskim. Oba pasma ramanowskie są oddalone od pasma rayleighowskiego o częstość modyfikacji fotonu wzbudzającego przez oscylator molekuły.

NatęŜenie pasm promieniowania rozproszonego Stosunki natęŝeń pasm obliczamy ze wzoru. ~ ν 4 M ind I Amplituda indukowanego momentu dipolowego wynosi oraz Q M M ind ind zatem. ) ( ~, ) ( ~, ~ 4 4 4 ν ν ν ν ν + Q I Q I I antyst stokes rayl Korzystając z tych zaleŝności moŝna oszacować, Ŝe. 1 ) ( 3 4 4 ν ν ν Q Q I I rayl st

Pasma ramanowskie a pasma w podczerwieni Częstość drgań normalnych dla molekuł zawarta jest w zakresie od 1 do 4cm -1. Warunkiem pojawienia się pasma ramanowskiego jest zmiana polaryzowalności w czasie drgania normalnego, tzn.. Z kolei warunkiem niezbędnym, by drganie było aktywne w widmie absorpcyjnym podczerwieni, jest zmiana momentu dipolowego molekuły w czasie drgania: µ. Bardzo często w molekułach drgania normalne spełniają tylko jeden z tych warunków, czyli są widoczne w widmach absorpcji podczerwieni albo widmach rozpraszania ramanowskiego. Dlatego obie techniki traktuje się jako komplementarne.

Oscylacje molekuł Drganie molekuły nazywamy drganiem normalnym, jeŝeli ruch atomów lub grup funkcyjnych będzie zgodny w fazie i będzie odbywał się z jednakową częstością. Podczas drgania normalnego nie następuje przemieszczenie środka masy molekuły. 349 cm -1 1645 cm -1 38 cm -1 v 3 v v 1 Drgania normalne i ich częstotliwości dla molekuły H O. Drganie rozciągające symetryczne oznaczono przez v 1, zginające przez v oraz rozciągające niesymetryczne prze v 3.

Oscylacje molekuł Rodzaje drgań oscylacyjnych rozciągające zginające (noŝycowe) wahadłowe kołyszące skręcające W ogólności molekuły N-atomowe mają 3N 6 drgań podstawowych. Część z nich jest zdegenerowana. Liczba ta wynika stąd, Ŝe całkowita liczba stopni swobody atomów w molekule wynosi 3N, lecz trzy stopnie przypadają na ruchy rotacyjne całej molekuły (dla liniowej dwa) oraz 3 stopnie na ruchy translacyjne.