
- •3.5. Экспериментальная часть
- •3.5.1. Лабораторная работа №1 Определение характеристических частот и молекулярных фрагментов по ик-спектрам. Расчет структурных параметров молекулы.
- •1) Спектральная информация.
- •2) Аналитическая информация.
- •3) Справочная и структурная информация:
- •3.5.1.4. Расчет параметров валентных колебаний.
- •3.5.2 Лабораторная работа № 2 Определение структурных и статистических характеристик двухатомных молекул по колебательно-вращательным спектрам.
- •3.5.2.1. Цель работы:
- •3.5.2.3. Порядок выполнения работы.
- •3.5.3.Лабораторная работа №3. Расчет термодинамических характеристик двухатомного газа по его колебательно-вращательному спектру
- •3.5.3.2. Порядок выполнения работы.
- •3.5.4. Лабораторная работа № 4 Изотопический эффект в колебательных и колебательно-вращательных спектрах
- •3.5.4.2. Информация, получаемая из спектров.
- •4. Приложения
- •4.1. Универсальные физические константы
- •4.2. Соотношение единиц измерения
- •4.3. Характеристические частоты групп атомов в колебательных спектрах
- •4.4. Приложение к лабораторной работе № 2
- •4.4.3. Пример. Обработка колебательно-вращательного ик-спектра газа hf
- •10 Моль-1
- •4.5. Приложение к лабораторной работе № 2 Расчёт колебательных и вращательных характеристик двухатомной молекулы на примере молекулы hf с использованием процессора mathcad 2000.
10 Моль-1
Эта приближённая формула удобна для теоретических вычислений.
К) Вращательная сумма состояний (расчёт прямым суммированием
ненормированных заселённостей нескольких первых уровней…).
Qr =EJ =1+2.46+2.76+2.13+1.24+0.564+0.203+...=10.429
Л) Относительные заселённости вращательных уровней (вероятности) равны
Nj/N= gJfJ/ Qr (см. таблицу)
Таблица 3.5.6. Статистические характеристики вращательных уровней:
J |
EJ1022, Дж |
gr=2J+1 |
fJ = exp(-EJ/kT) |
gJfJ |
NJ/N |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0,1 |
1 |
8,14 |
3 |
0,820 |
2,46 |
0,236 |
2 |
24,43 |
5 |
0,552 |
2,76 |
0,265 |
3 |
48,85 |
7 |
0,304 |
2,13 |
0,204 |
4 |
81,43 |
9 |
0,138 |
1,24 |
0,119 |
5 |
122,14 |
11 |
0,0513 |
0,564 |
0,054 |
6 |
171,0 |
13 |
0,0156 |
0,203 |
0,019 |
7 |
228,0 |
15 |
0,0039 |
0,058 |
0,006 |
8 |
293,0 |
17 |
0,0008 |
0,014 |
0,001 |
|
... |
... |
... |
... |
... |
Qr |
|
|
|
10.429 |
|
4.5. Приложение к лабораторной работе № 2 Расчёт колебательных и вращательных характеристик двухатомной молекулы на примере молекулы hf с использованием процессора mathcad 2000.
Вид рабочего листа этого процессора может быть максимально приближен к форме обычного математического протокола. Обозначения численных величин также могут практически совпадать со стандартными алгебраическими обозначениями физических величин.
ЛИСТ 1. Порядок расчёта и порядок величин на листе 1:
Ввод универсальных физических величин: R, NA, h=h/2, c,
Ввод атомных масс в у.е.,
Формула приведённой массы колеблющейся связи в у.е.,
Межатомное расстояние в ангстремах,
Формула для постоянной Больцмана,
Приведённая масса молекулы,
Формула перевода длины связи из ангстремов в СИ,
Формула для вычисления момента инерции,
Индекс, определяющий температурный интервал, его пределы,
Формула для вычисления температурных точек
Вращательная постоянная молекулы в единицах энергии,
Вращательная постоянная молекулы в спектроскопических единицах,
Диапазон изменения вращательного квантового числа и пределы.
Формула ротационных уровней,
Статистический вес уровня (AJ) – вырожденность уровня,
Формула фактора Больцмана для ротационного уровня,
Ненормированная заселённость ротационного уровня,
Трёхмерный график зависимости ненормированных заселённостей от квантового числа J и от температуры T.
ЛИСТ 2 Продолжение информации.
Прямоугольная матрица относительных интенсивностей линий вращательной структуры одной из ветвей колебательно-вращательного спектра молекулы HF при разных температурах,
Ротационная сумма состояний (представлены два варианта вычисления),
ЛИСТ 3. Продолжение информации.
Характеристики валентного колебания в приближении гармонического осциллятора.
53