Mtazamo wa molekuli. Muonekano wa mtetemo wa molekuli za diatomiki Tazama "mwonekano wa mtetemo" ni nini katika kamusi zingine

Utazamaji wa infrared (IR) ni wa kundi pana la mbinu za uchunguzi wa molekuli na inategemea uwekaji wa mionzi katika eneo la infrared (0.8 - 1000 μm) ya wigo.

Ni zile tu molekuli za dutu na misombo ambazo wakati wa dipole hubadilika wakati wa mitetemo ya atomiki zinaweza kunyonya mionzi ya infrared (IR)

Mionzi ya IR hutumiwa tu katika kubadilisha nishati ya mtetemo na mzunguko wa molekuli, bila kusababisha mabadiliko ya kielektroniki kwa sababu ya ukosefu wa nishati iliyonyonywa (hν)

Mtazamo wa IR ni ngumu zaidi kuliko taswira ya elektroniki katika eneo linaloonekana, kwani nishati nyingi inayofyonzwa hutumiwa kwa michakato ya mtetemo.

IR spectra ya molekuli ni sifa ya maudhui ya juu ya habari

Kawaida, ili kuonyesha spectra ya IR, mhimili wa abscissa hupangwa masafa , nambari ya wimbi , mara chache - urefu wa mawimbi .

Wavelength () na frequency () zinahusiana kwa uhusiano:

ambapo C ni kasi ya uenezi wa mionzi katika mazingira fulani.

Ili kuashiria mionzi ya umeme, nambari ya wimbi ( ,  /) - uwiano wa urefu wa wimbi:

Inaonyesha jinsi mawimbi mengi yanafaa katika kitengo cha urefu, mara nyingi 1 cm; katika kesi hii, mwelekeo wa nambari ya wimbi ni [cm-1]. Nambari ya wimbi mara nyingi huitwa frequency, ingawa inapaswa kutambuliwa kuwa hii sio sahihi kabisa. Wao ni sawia kwa kila mmoja.

Kanda ya IR katika wigo wa jumla wa sumakuumeme inachukua urefu wa wimbi kutoka mikroni 2 hadi 50 (nambari ya wimbi 5000 - 200 cm -1).

Uzito wa kunyonya kwa mionzi ya IR kawaida huonyeshwa na thamani ya upitishaji (T):

ambapo mimi ni ukubwa wa mionzi inayopita kwenye sampuli;

I 0 - ukubwa wa mionzi ya tukio.

Utazamaji wa infrared ni njia ya ulimwengu wote ya kuamua vikundi muhimu vya kazi, pamoja na vipande vya kimuundo kwa idadi ndogo ya dutu katika hali yoyote ya mkusanyiko.

Masuala mbalimbali yanayohusiana kwa njia moja au nyingine na matumizi ya spectroscopy ya IR ni pana sana.

Kwa kutumia spectroscopy ya IR, inawezekana kutekeleza kitambulisho cha vitu, uchambuzi wa kikundi cha miundo, uchambuzi wa kiasi, utafiti wa mwingiliano wa ndani na wa kati, uamuzi wa usanidi, utafiti wa kinetics ya majibu, nk. Vipimo vya kisasa vya kiotomatiki vya IR hukuruhusu kupata haraka wigo wa kunyonya, na mwendeshaji anahitaji kiwango cha chini cha maarifa na ujuzi maalum. Hebu tuchunguze sababu za kunyonya kwa mionzi ya IR na molekuli.

Mitetemo ya atomi katika molekuli

Kufyonzwa kwa mionzi ya infrared na dutu husababisha mabadiliko kati ya viwango vya mtetemo wa hali ya kielektroniki ya ardhini. Wakati huo huo, viwango vya mzunguko pia hubadilika. Kwa hiyo, spectra IR ni vibrational-mzunguko.

Dhamana ya kemikali katika molekuli ya diatomiki inaweza kurahisishwa kama chemchemi ya elastic. Kisha kunyoosha na kukandamiza kwake kutaiga mtetemo wa atomi kwenye molekuli. Kwa oscillator ya harmonic, nguvu ya kurejesha ni sawa na ukubwa wa uhamisho wa nuclei kutoka kwa nafasi ya usawa na inaelekezwa kwa mwelekeo kinyume na uhamisho:

ambapo K ni mgawo wa uwiano, unaoitwa nguvu mara kwa mara na sifa ya rigidity ya uhusiano (elasticity ya uhusiano).

Kutoka kwa sheria za mechanics ya classical inajulikana kuwa mzunguko wa oscillation wa mfumo kama huo unahusiana na nguvu ya mara kwa mara ya K na misa ya atomiki (m 1 na m 2) na uhusiano ufuatao:

, (8.1)

wapi  - misa iliyopunguzwa,
.

Viunga vya nguvu vya vifungo moja, viwili na vitatu viko katika uwiano wa takriban 1:2:3.

Kutoka kwa uhusiano (8.1) inafuata kwamba mzunguko wa vibration huongezeka kwa kuongezeka kwa nguvu ya dhamana (idadi ya dhamana) na kwa kupungua kwa wingi wa atomiki.

Wale. mzunguko inategemea wingi wa atomi: atomi nyepesi ina maana ya mzunguko wa juu.

C-H (3000 cm -1), C-D (2200 cm -1), C-O (1100 cm -1), C-Cl (700 cm -1).

Frequency inategemea nishati ya dhamana: (bondi kali - frequency ya juu)

C≡O (2143 cm -1), C=O (1715 cm -1), C-O (1100 cm -1).

Ikiwa tunadhania kwamba, kwa makadirio ya kwanza, mitetemo ya molekuli ya diatomiki ni ya usawa, na kwa hivyo molekuli kama hiyo inafananishwa na oscillator ya usawa, basi thamani ya jumla ya nishati ya mtetemo inatii hali ya msingi ya quantum:

, (8.2)

ambapo  ni nambari ya quantum ya vibrational ambayo inachukua maadili ya nambari: 0, 1, 2, 3, 4, nk;

 0 - mzunguko wa vibration ya msingi (tone ya msingi), imedhamiriwa na equation (8.1).

Kujieleza (8.2) inafanana na mfumo wa viwango vya nishati vilivyowekwa sawa (Mchoro 8.1).

Ikumbukwe kwamba katika  = 0 E kuhesabu  0 (E = 1/2 h 0).

Hii ina maana kwamba vibrations ya nuclei katika molekuli haziacha, na hata katika hali ya chini ya vibrational molekuli ina hifadhi fulani ya nishati ya vibrational.

Wakati wa kunyonya quantum ya mwanga h molekuli itahamia viwango vya juu vya nishati. Inajulikana kuwa nishati ya quantum iliyoingizwa ni sawa na tofauti kati ya nguvu za majimbo mawili:

h = E  + 1 – E  (8.3)

Kwa upande mwingine, tofauti ya nishati kwa viwango viwili vya nishati, kama ifuatavyo kutoka kwa equation (8.1.2), ni:

E  + 1 – E  = h 0 (8.4)

Wakati wa kulinganisha mahusiano (8.3) na (8.4), ni wazi kwamba mzunguko wa mionzi iliyoingizwa () ni sawa na mzunguko mkuu wa vibrational ( 0), imedhamiriwa na equation (8.1).

Kwa hivyo, wigo wa oscillator ya harmonic hujumuisha mstari mmoja au bendi yenye mzunguko  0, ambayo ni mzunguko wa asili wa oscillator (Mchoro 8. 1).

Kwa kawaida, kwa joto la kawaida, molekuli nyingi ziko katika hali ya chini ya vibrational, kwa kuwa nishati ya msisimko wa joto ni kidogo sana kuliko nishati ya mpito kutoka hali ya chini hadi hali ya msisimko.

Kwa hiyo, kimajaribio ni rahisi kuchunguza kunyonya sambamba na mpito kutoka hali ya vibrational ya ardhi ( = 0) hadi hali ya kwanza ya msisimko ( = 1).

Kwa oscillator ya harmonic, mabadiliko mengine yanawezekana kwa mabadiliko katika nambari ya quantum kwa moja, i.e. mabadiliko kati ya jirani viwango:

 = 1 (8.5)

Bendi ya kunyonya ya infrared ya molekuli katika awamu ya gesi ina muundo tata, kwa kuwa kila hali ya vibrational ya molekuli iliyotengwa ina sifa ya mfumo wake wa sublevels za mzunguko (Mchoro 8.2).

Kwa sababu ya uimara wa mabadiliko ya mzunguko, mstari wa spectral wa vibrational hubadilika kuwa bendi inayojumuisha mistari mingi, na wigo wa IR ni seti. kupigwa kunyonya (sawa na jinsi mpito wa elektroniki lazima uambatane na mitetemo na mizunguko, na wigo wa elektroniki una mikanda ya kunyonya). Upana wa bendi za vibrational ni ndogo kuliko za elektroniki, kwani tofauti ya nishati kati ya sublevels ya mzunguko ni chini ya ile ya vibrational. Kati ya mabadiliko yote ya mtetemo, kinachowezekana zaidi ni mpito hadi kiwango kidogo cha mtetemo kilicho karibu zaidi. Inalingana na kuu mstari wa spectral.

Mchele. 8.1. Mikondo inayoweza kutokea, viwango vya nishati na mwonekano wa kimkakati wa oscillators za harmoniniki (1) na anharmonic (2)

Uwezekano mdogo wa mabadiliko hadi viwango vidogo vya juu vya vibrational vinalingana na mistari ya spectral inayoitwa sauti za ziada. Mzunguko wao ni 2, 3, nk. mara kubwa kuliko mzunguko wa mstari kuu, lakini kiwango ni kidogo sana. Mstari mkuu unaonyeshwa na , na nyongeza zinaonyeshwa na 2, 3, nk.

Mitetemo yote kwenye molekuli inaweza kugawanywa katika aina mbili: valence Na deformation. Ikiwa wakati wa vibration chini ya kuzingatia kuna hasa mabadiliko katika urefu wa dhamana, na pembe kati ya vifungo hubadilika kidogo, basi vibration vile huitwa. valence na inaashiriwa na . Mitetemo ya kunyoosha inaweza kuwa ya ulinganifu ( s) na linganifu ( as).

Hali ya lazima kwa mabadiliko ya oscillatory ni mabadiliko wakati wa dipole molekuli wakati wa mitetemo ya atomiki. Molekuli ya ulinganifu ambayo haina muda wa dipole haiwezi kunyonya mionzi ya infrared. Uwezo wa dutu kunyonya nishati ya mionzi ya IR inategemea mabadiliko ya jumla katika wakati wa dipole wa molekuli wakati wa mzunguko na vibration, i.e. Molekuli tu ambayo ina wakati wa dipole ya umeme, ukubwa au mwelekeo ambao hubadilika wakati wa vibration na mzunguko, inaweza kunyonya mionzi ya infrared. Wakati wa dipole unamaanisha kutolingana kati ya vituo vya mvuto wa chaji chanya na hasi katika molekuli, yaani, asymmetry ya umeme ya molekuli.

Hivyo, si molekuli zote zinazoweza kunyonya mionzi ya infrared. Molekuli ambazo zina kituo cha ulinganifu hazina wakati wa dipole na hazipati wakati wa mtetemo na, kwa hiyo, hazifanyi kazi katika wigo wa infrared. Mifano ya molekuli hizo ni molekuli za diatomiki zilizo na dhamana ya ushirikiano (H 2, N 2, halojeni, molekuli ya CO 2 yenye vibrations ya kunyoosha ya atomi, nk).

Ikiwa, wakati wa vibrations ya molekuli, angle kati ya vifungo hubadilika bila kubadilisha urefu wa vifungo, basi vibrations vile huitwa. deformation.

Mabadiliko haya yanaonyeshwa na:  au  . Wanaweza pia kuwa linganifu ( s,  s) na asymmetrical ( a s,  a s).

Vibrations deformation imegawanywa katika shabiki, torsional, scissor na pendulum. Kategoria sawa zinakubalika kwa kuelezea mitetemo ya vikundi vya watu binafsi.

Kila aina ya vibration ina sifa ya nishati fulani ya kusisimua. Mitetemo ya kunyoosha inalingana na nguvu za juu kuliko mitetemo ya kupinda, na, kwa hivyo, bendi za mitetemo ya kunyoosha ziko katika eneo fupi la urefu wa mawimbi (au kwa masafa ya juu).

Mtazamo wa mzunguko

Hebu tuchunguze mzunguko wa molekuli ya atomiki mbili kuzunguka mhimili wake. Molekuli ina nishati ya chini kabisa kwa kukosekana kwa mzunguko. Hali hii inalingana na nambari ya mzunguko j=0. Kiwango cha msisimko kilicho karibu zaidi (j=1) kinalingana na kasi fulani ya mzunguko. Ili kuhamisha molekuli kwa kiwango hiki, nishati E 1 lazima itumike. Kwa j=2,3,4... kasi ya mzunguko ni 2,3,4... mara kubwa kuliko j=0. Nishati ya ndani ya molekuli huongezeka kwa kasi ya mzunguko inayoongezeka na umbali kati ya viwango huongezeka. Tofauti ya nishati kati ya viwango vya jirani huongezeka kila wakati kwa kiasi sawa E 1 . Katika suala hili, wigo wa mzunguko una mistari ya mtu binafsi; kwa mstari wa kwanza ν 1 = E 1 / ħ, na inayofuata 2ν 1, 3 ν 1, nk. Tofauti ya nishati kati ya viwango vya mzunguko ni ndogo sana, hivyo hata kwenye joto la kawaida nishati ya kinetic ya molekuli wakati wa mgongano wao inatosha. kusisimua viwango vya mzunguko. Molekuli inaweza kunyonya fotoni na kusonga hadi kiwango cha juu cha mzunguko. Kwa njia hii unaweza kusoma spectra ya kunyonya.

Mzunguko unategemea wingi wa molekuli na ukubwa wake. Misa inapoongezeka, umbali kati ya viwango hupungua na wigo mzima hubadilika kuelekea urefu mrefu wa wavelengths.

Mtazamo wa mzunguko unaweza kuzingatiwa kwa vitu vilivyo katika hali ya gesi. Katika miili ya kioevu na imara kuna kivitendo hakuna mzunguko wa kielelezo. Uhitaji wa kubadilisha mchambuzi kuwa hali ya gesi bila kuiharibu hupunguza sana matumizi ya spectra ya mzunguko (pamoja na ugumu wa kufanya kazi katika eneo la mbali-IR).

Ikiwa molekuli inapewa nishati ya ziada, chini ya nishati ya kuvunja dhamana ya kemikali ya E, basi atomi zitatetemeka karibu na nafasi ya usawa, na amplitude ya vibrations itakuwa na maadili fulani tu. Katika spectra ya vibrational, bendi huzingatiwa, badala ya mistari ya mtu binafsi (kama kwa atomi au katika spectra ya mzunguko). Ukweli ni kwamba nishati ya molekuli inategemea nafasi za atomi binafsi na mzunguko wa molekuli nzima. Kwa hivyo, kiwango chochote cha vibrational kinageuka kuwa ngumu na kugawanyika katika idadi ya viwango rahisi.

Katika wigo wa vibrational wa vitu vya gesi, mistari ya mtu binafsi ya muundo wa mzunguko inaonekana wazi. Kimiminiko na vitu vikali havina viwango maalum vya mzunguko. Kwa hiyo kuna mstari mmoja mpana ndani yao. Mitetemo ya molekuli za polyatomiki ni ngumu zaidi kuliko ile ya molekuli 2-atomiki, kwa sababu. idadi ya aina zinazowezekana za mitetemo huongezeka haraka na idadi ya atomi kwenye molekuli.

Kwa mfano, molekuli ya CO 2 ya mstari ina aina 3 za vibrations.

Aina 2 za kwanza ni valence (moja ni ulinganifu, nyingine ni antisymmetric). Wakati wa mitetemo ya aina ya tatu, pembe za dhamana hubadilika na atomi huhamishwa kwa mwelekeo unaolingana na vifungo vya valence, urefu ambao unabaki karibu kila wakati. Vibrations vile huitwa vibrations deformation. Ili kusisimua mitetemo ya kuinama, nishati kidogo inahitajika kuliko kwa mitetemo ya kunyoosha. Mikanda ya kunyonya inayohusishwa na msisimko wa mabadiliko ya deformation ina mzunguko wa mara 2-3 chini kuliko masafa ya vibrations ya kunyoosha. Mitetemo katika CO 2 huathiri atomi zote mara moja. Vibrations vile huitwa skeletal. Wao ni tabia tu ya molekuli iliyotolewa na bendi zinazofanana hazifanani hata na vitu vilivyo na muundo sawa.

Molekuli changamano pia huonyesha mitetemo ambayo vikundi vidogo tu vya atomi hushiriki. Bendi za vibrations vile ni tabia ya vikundi fulani na masafa yao hubadilika kidogo wakati muundo wa molekuli nyingine hubadilika. Kwa hivyo, katika wigo wa kunyonya wa misombo ya kemikali ni rahisi kugundua uwepo wa vikundi fulani.

Kwa hivyo, molekuli yoyote ina wigo wake maalum wa kunyonya katika eneo la IR la wigo. Karibu haiwezekani kupata vitu 2 vilivyo na mwonekano sawa.

Kama ilivyoanzishwa katika sehemu iliyopita, wakati wa mpito kati ya viwango vya mzunguko, nambari ya mzunguko wa quantum inaweza kubadilika kwa moja. Ikiwa tutajiwekea kikomo kwa muhula wa kwanza katika fomula (11.15) na kuchukua , basi usemi wa masafa ya mabadiliko ya mzunguko utachukua fomu:

, (13.1)

yaani pamoja na kuongezeka kwa kila kitengo, umbali kati ya viwango vya mzunguko huongezeka kwa
.

Katika kesi hii, umbali kati ya mistari ya karibu ya mzunguko kwenye wigo ni:

. (13.2)

Slaidi inaonyesha mabadiliko yanayoruhusiwa kati ya viwango vya mzunguko na mfano wa wigo wa unyonyaji unaozunguka.

Walakini, ikiwa tutazingatia neno la pili katika usemi (11.15), zinageuka kuwa umbali kati ya mistari ya karibu ya spectral na idadi inayoongezeka. J hupungua.

Kuhusu ukali wa mistari ya spectral inayozunguka, inapaswa kwanza kusema kwamba inategemea sana hali ya joto. Hakika, umbali kati ya mistari inayozunguka ya molekuli nyingi ni chini sana kuliko kT. Kwa hiyo, wakati hali ya joto inabadilika, idadi ya watu wa viwango vya mzunguko hubadilika sana. Kama matokeo, ukali wa mistari ya spectral hubadilika. Ni muhimu kuzingatia kwamba uzito wa takwimu wa majimbo ya mzunguko ni sawa na
. Usemi kwa idadi ya watu wa kiwango cha mzunguko na nambari J kwa hivyo inaonekana kama:

Utegemezi wa idadi ya viwango vya mzunguko kwa idadi ya nambari ya mzunguko unaonyeshwa kwenye slaidi.

Wakati wa kuhesabu ukubwa wa mstari wa spectral, ni muhimu kuzingatia idadi ya watu wa ngazi ya juu na ya chini kati ya ambayo mpito hutokea. Katika kesi hii, thamani ya wastani kutoka kwa uzani wa takwimu wa viwango vya juu na chini inachukuliwa kama uzito wa takwimu:

Kwa hivyo, usemi wa ukubwa wa mstari wa spectral huchukua fomu:

Utegemezi huu una kiwango cha juu katika thamani fulani J, ambayo inaweza kupatikana kutoka kwa hali hiyo
:

. (13.6)

Kwa molekuli tofauti za ukubwa J max kuwa na kuenea kwa upana. Kwa hivyo, kwa molekuli ya CO kwenye joto la kawaida kiwango cha juu kinalingana na kiwango cha 7 cha mzunguko, na kwa molekuli ya iodini - hadi 40.

Utafiti wa spectra ya mzunguko ni wa manufaa kwa uamuzi wa majaribio ya mara kwa mara ya mzunguko B v, kwa kuwa kupima thamani yake huruhusu mtu kuamua umbali kati ya nyuklia, ambayo kwa upande wake ni habari muhimu kwa ajili ya kujenga mikondo ya mwingiliano inayoweza kutokea.

Wacha sasa tugeukie uzingatiaji wa vibrational-rotational spectra. Hakuna mabadiliko safi ya vibrational, tangu wakati wa mpito kati ya viwango viwili vya vibrational, nambari za mzunguko wa viwango vya juu na chini hubadilika kila wakati. Kwa hivyo, ili kuamua mzunguko wa mstari wa taswira ya mtetemo-mzunguko, mtu lazima aendelee kutoka kwa usemi ufuatao kwa neno la mtetemo-mzunguko:

. (13.7)

Ili kupata picha kamili ya mwonekano wa mtetemo-mzunguko, endelea kama ifuatavyo. Kama makadirio ya kwanza, tutapuuza uwepo wa muundo wa mzunguko na kuzingatia tu mabadiliko kati ya viwango vya mtetemo. Kama ilivyoonyeshwa katika sehemu iliyotangulia, hakuna sheria za uteuzi za kubadilisha nambari za vibrational quantum. Walakini, kuna sifa za uwezekano, ambazo ni kama ifuatavyo.

Kwanza, uzito wa takwimu kwa viwango vya vibrational wa molekuli ni sawa na umoja. Kwa hiyo, idadi ya watu wa viwango vya vibrational hupungua kwa kuongezeka V(picha kwenye slaidi). Kama matokeo, ukali wa mistari ya spectral hupungua.

Pili, ukali wa mistari ya spectral hupungua kwa kasi na kuongezeka kwa  V takriban katika uwiano ufuatao:.

Kuhusu mabadiliko na  V=1 inazungumzwa kama mipito katika masafa ya kimsingi (1-0, 2-1), mipito na V> 1 huitwa overtone ( V=2 - toni ya kwanza (2-0), V=3 - sauti ya pili (3-0, 4-1), nk). Mabadiliko ambayo viwango vya msisimko tu vya mtetemo (2-1, 3-2) hushiriki huitwa moto, kwani kuwasajili, dutu hii kawaida huwashwa ili kuongeza idadi ya viwango vya msisimko wa mtetemo.

Usemi wa masafa ya mpito kwa masafa ya kimsingi, kwa kuzingatia istilahi mbili za kwanza katika (h), una fomu:

na kwa nyongeza:

Semi hizi hutumika kwa majaribio kuamua masafa ya mtetemo na anharmonicity mara kwa mara
.

Kwa kweli, ukipima masafa ya mabadiliko mawili ya vibrational karibu (picha kwenye slaidi), unaweza kuamua ukubwa wa kasoro ya quantum ya vibrational:

(13.10)

Baada ya hayo, kwa kutumia usemi (12.8), thamani imedhamiriwa .

Sasa hebu tuzingatie muundo wa mzunguko. Muundo wa matawi ya mzunguko unaonyeshwa kwenye slide. Ni tabia kwamba, kwa sababu ya sheria za uteuzi wa mabadiliko ya nambari ya mzunguko, mstari wa kwanza katika R-tawi ni mstari R(0), na ndani P- matawi - P(1).

Baada ya kuteuliwa
, wacha tuandike misemo ya masafa P- Na R-matawi.

Kujiwekea kikomo kwa muhula mmoja katika (11.15), kwa mzunguko R-tawi tunapata equation:

Wapi

Vivyo hivyo, kwa P- matawi:

Wapi

Kama ilivyoelezwa hapo juu, idadi ya nambari ya vibrational quantum inavyoongezeka, thamani ya mzunguko wa mara kwa mara itapungua. Kwa hivyo kila wakati
. Kwa hiyo, ishara za coefficients kwa Kwa P- Na R- matawi ni tofauti, na kwa ukuaji J mistari ya spectral R-matawi huanza kuunganishwa, na mistari ya spectral P- matawi - tofauti.

Hitimisho linalotokana linaweza kueleweka kwa urahisi zaidi ikiwa tunatumia misemo iliyorahisishwa kwa masafa ya matawi yote mawili. Hakika, kwa viwango vya jirani vya mitetemo, uwezekano wa mabadiliko kati ya ambayo ni makubwa zaidi, tunaweza, kwa makadirio ya kwanza, kudhani kwamba
. Kisha:

Kutokana na hali hii, kwa kuongeza, inafuata kwamba masafa katika kila tawi iko kwenye pande tofauti za . Kwa mfano, slaidi inaonyesha mwonekano kadhaa wa mtetemo-mzunguko unaopatikana kwa viwango tofauti vya joto. Ufafanuzi wa mifumo ya usambaaji wa ukubwa katika spectra hizi hutolewa kwa kuzingatia mipito ya mzunguko tu.

Kwa kutumia vibrational-rotational spectra, inawezekana kuamua si tu vibrational, lakini pia constants mzunguko wa molekuli. Kwa hivyo, thamani ya mzunguko wa mara kwa mara
inaweza kuamua kutoka kwa wigo unaojumuisha mistari iliyoonyeshwa kwenye slaidi. Ni rahisi kuona kwamba wingi

sawia moja kwa moja
:
.

Vile vile:

Ipasavyo mara kwa mara
Na
kuamua kutoka kwa utegemezi kutoka kwa idadi ya kiwango cha mzunguko.

Baada ya hayo, unaweza kupima maadili ya viunga vya mzunguko
Na
. Ili kufanya hivyo unahitaji kujenga utegemezi

. (13.16)

Kwa kumalizia sehemu hii, tutazingatia mwonekano wa kielektroniki-mtetemo-mzunguko. Kwa ujumla, mfumo wa majimbo yote ya nishati ya molekuli ya diatomiki inaweza kuandikwa kama:

Wapi T e ni neno la hali ya kielektroniki pekee, ambayo inachukuliwa kuwa sifuri kwa hali ya kielektroniki ya ardhini.

Mabadiliko ya elektroniki kabisa hayazingatiwi kwenye spectra, kwani mpito kutoka kwa hali moja ya elektroniki hadi nyingine daima hufuatana na mabadiliko katika hali zote za vibrational na za mzunguko. Miundo ya vibrational na ya mzunguko katika spectra hiyo inaonekana kwa namna ya bendi nyingi, na spectra yenyewe inaitwa. yenye milia.

Ikiwa katika usemi (13.17) kwanza tunaacha masharti ya mzunguko, ambayo ni, kwa kweli, tunajiwekea kikomo kwa mabadiliko ya kielektroniki-mtetemo, basi usemi wa nafasi ya masafa ya mistari ya taswira ya kielektroniki-mtetemo utachukua fomu:

Wapi
- frequency ya mpito wa elektroniki.

Slaidi inaonyesha baadhi ya mabadiliko yanayowezekana.

Ikiwa mabadiliko yanatokea kutoka kwa kiwango fulani cha vibrational V'' kwa viwango tofauti V' au kutoka kwa anuwai V’ kwa kiwango sawa V'', basi safu za mistari (strips) zilizopatikana katika kesi hii zinaitwa maendeleo Na V(au kwa V''). Mfululizo wa baa na thamani ya mara kwa mara V’- V'' wanaitwa diagonal katika mfululizo au mifuatano. Licha ya ukweli kwamba uteuzi unatawala kwa mabadiliko na maadili tofauti V haipo, idadi ndogo ya mistari huzingatiwa katika spectra kutokana na kanuni ya Franck-Condon iliyojadiliwa hapo juu. Kwa karibu molekuli zote, spectra iliyozingatiwa ina kutoka kwa mifumo kadhaa hadi moja hadi mbili ya bendi.

Kwa urahisi wa kuwakilisha spectra ya vibrational ya elektroniki, mifumo iliyozingatiwa ya bendi hutolewa kwa namna ya kinachojulikana meza za Delandre, ambapo kila seli imejaa thamani ya nambari ya wimbi la mpito unaofanana. Slaidi inaonyesha kipande cha jedwali la Delandre kwa molekuli ya BO.

Hebu sasa tuchunguze muundo wa mzunguko wa mistari ya vibrational ya elektroniki. Ili kufanya hivyo, wacha tuweke:
. Kisha muundo wa mzunguko utaelezewa na uhusiano:

Kwa mujibu wa sheria za uteuzi kwa nambari ya quantum J kwa masafa P-,Q- Na R-matawi (tunajiwekea kikomo kwa masharti ya quadratic katika fomula (11.15)) tunapata misemo ifuatayo:

Wakati mwingine kwa urahisi frequency P- Na R-matawi yameandikwa kwa fomula moja:

Wapi m = 1, 2, 3… kwa R- matawi ( m =J+1), na m= -1, -2, -3... kwa P- matawi ( m = -J).

Kwa kuwa umbali wa nyuklia katika moja ya majimbo ya elektroniki inaweza kuwa kubwa au chini ya nyingine, tofauti
inaweza kuwa chanya au hasi. Saa
<0 с ростомJ masafa katika R- matawi huacha kukua polepole na kisha huanza kupungua, na kutengeneza kinachojulikana kama edging (mzunguko wa juu zaidi R- matawi). Saa
> makali 0 huundwa ndani P-matawi

Utegemezi wa nafasi ya mistari ya muundo wa mzunguko kwenye nambari ya quantum J inayoitwa mchoro wa Fortra. Kwa mfano, mchoro kama huo unaonyeshwa kwenye slaidi.

Ili kupata nambari ya mzunguko wa quantum ya vertex ya mchoro wa Fortr (sambamba na makali), ni muhimu kutofautisha usemi (13.23) kwa heshima na m:

(13.24)

na kuiweka sawa na sifuri, baada ya hapo:

. (13.25)

Umbali kati ya mzunguko wa makali na katika kesi hii:

. (13.26)

Kuhitimisha sehemu hii, tutazingatia jinsi nafasi ya majimbo ya nishati ya molekuli inavyoathiriwa na uingizwaji wa isotopiki wa nuclei (mabadiliko ya wingi wa angalau moja ya nuclei bila mabadiliko ya malipo). Jambo hili linaitwa mabadiliko ya isotopiki.

Kwanza kabisa, unapaswa kuzingatia ukweli kwamba nishati ya kujitenga (tazama mchoro kwenye slaidi) ni thamani ya kinadharia tu na inalingana na mpito wa molekuli kutoka hali ya dhahania inayolingana na uwezo wa chini wa nishati. , katika hali ya atomi mbili zisizoingiliana ziko katika umbali usio na kikomo kutoka kwa kila mmoja. Kiasi kinapimwa kwa majaribio , kwa kuwa molekuli haiwezi kuwa katika hali ya chini kuliko hali ya chini
, ambao nishati
. Kutoka hapa
. Molekuli hutengana ikiwa jumla ya nishati yake inayowezekana na ile iliyowasilishwa inazidi thamani .

Kwa kuwa nguvu za mwingiliano katika molekuli ni za asili ya umeme, ushawishi wa wingi wa atomi zilizo na chaji sawa wakati wa uingizwaji wa isotopiki haupaswi kuathiri mkondo wa nishati unaowezekana, nishati ya kujitenga. na juu ya nafasi ya majimbo ya kielektroniki ya molekuli.

Hata hivyo, nafasi ya viwango vya vibrational na mzunguko na ukubwa wa nishati ya kujitenga inapaswa kubadilika kwa kiasi kikubwa. Hii ni kutokana na ukweli kwamba maneno kwa ajili ya nishati ya viwango vinavyolingana ni pamoja na coefficients
Na , kulingana na molekuli iliyopunguzwa ya molekuli.

Slaidi inaonyesha hali ya mtetemo ya molekuli yenye misa iliyopunguzwa (mstari thabiti) na urekebishaji mzito wa isotopi wa molekuli (mstari uliopunguzwa) na misa iliyopunguzwa. . Nishati ya kutengana kwa molekuli nzito ni kubwa zaidi kuliko ile nyepesi. Zaidi ya hayo, kwa kuongezeka kwa nambari ya quantum ya vibrational, tofauti kati ya hali za vibrational za molekuli zinazobadilishwa isotopu huongezeka polepole. Ukiingiza jina
, basi inaweza kuonyeshwa kuwa:

<1, (13.27)

tangu mara kwa mara
kwa molekuli zilizobadilishwa isotopiki ni sawa. Kwa uwiano wa mgawo wa anharmonicity na vidhibiti vya mzunguko tunapata:

,. (13.28)

Ni dhahiri kwamba kwa kuongezeka kwa molekuli iliyopunguzwa ya molekuli, ukubwa wa athari za isotopiki inapaswa kupungua. Kwa hivyo, ikiwa kwa molekuli nyepesi D 2 na H 2
0.5, kisha kwa isotopu 129 I 2 na 127 I 2
0.992.

Wanawakilisha mfano wa molekuli mbili za kuingiliana m 1 na m 2 na umbali wa usawa r e kati yao (urefu wa dhamana), na oscillations. harakati ya nuclei inachukuliwa kuwa ya usawa na inaelezewa na uratibu wa umoja q = r-r e, ambapo r ni umbali wa sasa wa nyuklia. Utegemezi wa nishati inayowezekana ya oscillations. harakati za V kutoka q zimedhamiriwa katika makadirio ya harmonic. oscillator [oscillating nyenzo uhakika na kupunguzwa molekuli m =m 1 m 2 /(m 1 +m 2)] kama kitendakazi V= l / 2 (K e q 2), ambapo K e =(d 2 V/dq 2) q=0 - harmonic. nguvu mara kwa mara

Mchele. 1. Utegemezi wa nishati inayoweza V ya oscillator ya harmonic (curve iliyopigwa) na molekuli halisi ya diatomic (curve imara) kwenye umbali wa nyuklia r (r na thamani ya usawa wa r); mistari ya mlalo iliyonyooka inaonyesha oscillations. viwango (0, 1, 2, ... maadili ya nambari ya vibrational), mishale ya wima - mitetemo fulani. mabadiliko; D 0 - nishati ya kutenganisha molekuli; Eneo la kivuli linalingana na wigo unaoendelea. molekuli (curve iliyopigwa kwenye Mchoro 1). Kulingana na classic mechanics, frequency ya harmonic kushuka kwa thamani Mechi ya Quantum. kuzingatia mfumo kama huo kunatoa mlolongo tofauti wa viwango vya nishati vilivyowekwa kwa usawa E(v)=hv e (v+ 1/2), ambapo v = 0, 1, 2, 3, ... - nambari ya quantum ya vibrational, v e - harmonic . vibrational mara kwa mara ya molekuli (h - Planck ya mara kwa mara). Wakati wa mpito kati ya viwango vya karibu, kulingana na sheria ya uteuzi D v=1, fotoni yenye nishati hv= inafyonzwa D E=E(v+1)-E(v)=hv e (v+1+ 1 / 2)-hv e (v+ 1 / 2)=hv e, yaani, masafa ya mpito kati ya viwango vyovyote viwili vilivyo karibu kila mara ni moja. na sawa, na sanjari na classic. frequency ya harmonic kusitasita. Kwa hiyo v e inaitwa. pia usawa masafa. Kwa molekuli halisi, curve ya nishati inayowezekana sio kazi iliyoonyeshwa ya quadratic q, yaani, parabola. Oscillation viwango vinazidi kukaribiana vinapokaribia kikomo cha kutengana kwa molekuli na kwa mfano wa anharmonic. oscillator ni ilivyoelezwa na equation: E(v)=, ambapo X 1 ni ya kwanza mara kwa mara kutokuwa na usawa. Mzunguko wa mabadiliko kati ya viwango vya karibu haubaki mara kwa mara, na, kwa kuongeza, mabadiliko ambayo yanakidhi sheria za uteuzi yanawezekana. D v=2, 3, .... Mzunguko wa mpito kutoka ngazi ya v=0 hadi ngazi v=1 inayoitwa. msingi, au msingi, marudio, mabadiliko kutoka ngazi ya v=0 hadi ngazi v>1 hutoa masafa ya sauti, na mabadiliko kutoka viwango v>0 - kinachojulikana. masafa ya moto. Katika wigo wa kunyonya wa IR wa molekuli za diatomiki kuna mitetemo. masafa huzingatiwa tu katika molekuli za heteronuclear (HCl, NO, CO, nk), na sheria za uteuzi zinatambuliwa na mabadiliko katika umeme wao. wakati wa dipole wakati wa mitetemo. Katika spectra ya Raman kuna vibrations. masafa yanazingatiwa kwa molekuli zozote za diatomiki, za homonuclear na heteronuclear (N 2, O 2, CN, nk), kwa sababu Kwa spectra vile, sheria za uteuzi ni kuamua na mabadiliko katika polarizability ya molekuli wakati wa vibrations. Imedhamiriwa kutoka kwa spectra ya vibrational ya harmonics. constants K e na v e, constants anharmonicity, pamoja na dissociation nishati D 0 ni sifa muhimu ya molekuli, muhimu, hasa, kwa ajili ya michakato ya thermochemical. mahesabu. Utafiti wa vibration-mzunguko. spectra ya gesi na mvuke inakuwezesha kuamua mzunguko. mara kwa mara B v (tazama mwonekano wa Mzunguko), nyakati za hali na umbali wa kinyuklia wa molekuli za diatomiki. Molekuli za polyatomiki huzingatiwa kama mifumo ya sehemu zilizounganishwa. Oscillation harakati ya nuclei kuhusiana na nafasi za usawa na kituo cha stationary cha molekuli kwa kutokuwepo kwa mzunguko wa molekuli kwa ujumla huelezewa kwa kawaida kwa kutumia kinachojulikana. ndani asili kuratibu q i , iliyochaguliwa kama mabadiliko katika urefu wa dhamana, bondi na pembe za dihedral za nafasi, modeli ya molekuli. Molekuli inayojumuisha atomi N ina n=3N - 6 (molekuli ya mstari ina 3N - 5) mitetemo. digrii za uhuru. Katika nafasi ya asili huratibu q i msisimko mgumu. harakati ya viini inaweza kuwakilishwa na n oscillations tofauti, kila moja na frequency fulani v k (k inachukua maadili kutoka 1 hadi n), ambayo maadili yote ya asili hubadilika. inaratibu q i kwa amplitudes q 0 i na awamu zilizofafanuliwa kwa oscillation fulani. Mabadiliko kama haya huitwa kawaida. Kwa mfano, molekuli ya mstari wa triatomic AX 2 ina mitetemo mitatu ya kawaida:


Oscillation v 1 kuitwa. symmetric kukaza vibration (kunyoosha vifungo), v 2 - deformation vibration (mabadiliko katika angle dhamana), v 3 antisymmetric kukaza vibration. Katika molekuli ngumu zaidi, vibrations nyingine za kawaida pia hutokea (mabadiliko katika pembe za dihedral, vibrations torsional, pulsations mzunguko, nk). Quantization ya oscillations. nishati ya molekuli ya polyatomic katika ukadirio wa usawa wa pande nyingi. oscillator inaongoza kwa kufuatilia, mfumo wa oscillations. viwango vya nishati:
ambapo v ek - harmonic. oscillate mara kwa mara, v k - oscillation. nambari za quantum, d k - kiwango cha kuzorota kwa kiwango cha nishati juu ya oscillations ya kth. nambari ya quantum. Msingi masafa katika spectra ya vibrational ni kutokana na mabadiliko kutoka ngazi ya sifuri [yote v k =0, oscillations. nishati kwa viwango vinavyojulikana na

seti kama hizo za nambari za quantum v k, ambayo moja tu kati yao ni sawa na 1, na zingine zote ni sawa na 0. Kama ilivyo kwa molekuli za diatomiki, katika anharmonic. inakaribia, overtone na mabadiliko ya "moto" pia yanawezekana na, kwa kuongeza, kinachojulikana. pamoja, au mpito wa mchanganyiko unaohusisha viwango ambavyo mbili au zaidi za nambari za quantum v k ni nonzero (Mchoro 2).

Mchele. 2. Mfumo wa maneno ya vibrational E / hc (cm; c - kasi ya mwanga) ya molekuli ya H 2 O na mabadiliko fulani v 1, v 2. v 3 - namba za vibrational quantum;

Ufafanuzi na matumizi. Muonekano wa mtetemo wa molekuli za polyatomia ni mahususi sana na unaonyesha picha changamano, ingawa jumla ya bendi zilizotazamwa kwa majaribio zinaweza kuwa. kwa kiasi kikubwa chini ya idadi yao iwezekanavyo, kinadharia sambamba na seti iliyotabiriwa ya viwango. Kawaida ya msingi masafa yanahusiana na mikanda mikali zaidi katika taswira ya mtetemo. Sheria za uteuzi na uwezekano wa mabadiliko katika IR na Raman spectra ni tofauti, kwa sababu kuhusiana kwa mtiririko huo na mabadiliko ya umeme wakati wa dipole na uwazi wa molekuli katika kila mtetemo wa kawaida. Kwa hivyo, kuonekana na ukubwa wa bendi katika IR na spectra ya Raman inategemea tofauti na aina ya ulinganifu wa vibrational (uwiano wa usanidi wa molekuli inayotokana na vibrations ya nuclei kwa shughuli za ulinganifu zinazoonyesha usanidi wake wa usawa). Baadhi ya bendi za mwonekano wa mtetemo zinaweza kuzingatiwa tu katika IR au katika wigo wa Raman tu, zingine zikiwa na nguvu tofauti katika taswira zote mbili, na zingine hazizingatiwi kwa majaribio hata kidogo. Kwa hiyo, kwa molekuli ambazo hazina ulinganifu au zina ulinganifu wa chini bila kituo cha inversion, kila kitu ni msingi. masafa yanazingatiwa kwa nguvu tofauti katika spectra zote mbili; kwa molekuli zilizo na kituo cha ubadilishaji, hakuna masafa yaliyozingatiwa yanarudiwa katika IR na Raman spectra (kanuni mbadala ya kutengwa); Baadhi ya masafa huenda yasiwepo katika spectra zote mbili. Kwa hiyo, matumizi muhimu zaidi ya vibrational spectra ni uamuzi wa ulinganifu wa molekuli kutoka kwa kulinganisha IR na Raman spectra, pamoja na matumizi ya majaribio mengine. data. Kwa kuzingatia mifano ya molekuli zilizo na ulinganifu tofauti, inawezekana kinadharia kuhesabu mapema kwa kila moja ya mifano ni masafa ngapi yanapaswa kuzingatiwa katika IR na spectra ya Raman, na kulingana na kulinganisha na majaribio. data kufanya uchaguzi sahihi wa mfano. Ingawa kila mabadiliko ya kawaida, kwa ufafanuzi, ni oscillation. kwa mwendo wa molekuli nzima, baadhi yao, hasa katika molekuli kubwa, inaweza zaidi ya yote kuathiri seli fulani tu. kipande cha molekuli. Amplitudes ya uhamishaji wa nuclei ambayo haijajumuishwa kwenye kipande hiki ni ndogo sana wakati wa kuzunguka kwa kawaida. Kwa msingi huu hutumiwa sana katika uchambuzi wa muundo. dhana ya utafiti wa kinachojulikana. kikundi, au tabia, masafa: kazi fulani. vikundi au vipande vinavyorudiwa katika molekuli za mtengano. conn., zina sifa ya takriban masafa sawa katika spectra ya vibrational, kulingana na Crimea m.b. uwepo wao katika molekuli ya dutu fulani imeanzishwa (ingawa si mara zote kwa kiwango cha juu cha kuaminika). Kwa mfano, kikundi cha kabonili kina sifa ya bendi kali sana katika wigo wa kunyonya IR katika eneo la ~1700(b 50) cm -1, inayohusiana na mtetemo wa kunyoosha. Kutokuwepo kwa bendi za kunyonya katika eneo hili la wigo inathibitisha kuwa hakuna kikundi katika molekuli ya dutu inayojifunza. Wakati huo huo, uwepo wa k.-l. bendi katika eneo lililoonyeshwa bado sio ushahidi dhahiri wa uwepo wa kikundi cha kabonili kwenye molekuli, kwa sababu masafa ya mitetemo mingine ya molekuli inaweza kutokea kwa bahati mbaya katika eneo hili. Kwa hiyo, uchambuzi wa muundo na uamuzi wa conformations kulingana na vibrations. masafa ya utendakazi vikundi vinapaswa kutegemea kadhaa. tabia masafa, na muundo uliopendekezwa wa molekuli lazima uthibitishwe na data kutoka kwa njia zingine (tazama Kemia ya Miundo). Kuna saraka zilizo na nyingi. uwiano wa muundo-spectral; Pia kuna benki za data na programu zinazolingana za mifumo ya kurejesha habari na uchambuzi wa muundo. utafiti kwa kutumia kompyuta. Ufafanuzi sahihi wa spectra ya vibrational husaidiwa na isotopu. uingizwaji wa atomi, na kusababisha mabadiliko katika mitetemo. masafa Ndiyo, badala

Wakati huo huo na mabadiliko katika hali ya vibrational ya molekuli, hali yake ya mzunguko pia inabadilika. Mabadiliko katika hali ya vibrational na mzunguko husababisha kuonekana kwa spectra ya mzunguko-vibrational. Nishati ya vibrational ya molekuli ni takriban mara mia moja zaidi kuliko nishati yake ya mzunguko, hivyo mzunguko hausumbui muundo wa vibrational wa spectra ya molekuli. Nafasi ya juu zaidi ya quanta inayozunguka, ambayo ni ndogo katika hali ya nishati, kwenye quanta ya vibrational, ambayo ni kubwa kwa nishati, huhamisha mistari ya wigo wa mtetemo hadi eneo la karibu la infrared la wigo wa sumakuumeme na kuzigeuza kuwa bendi. Kwa sababu hii, wigo wa mzunguko-vibrational, unaozingatiwa katika eneo la karibu la infrared, una muundo wa mstari.

Kila bendi ya wigo huo ina mstari wa kati (mstari wa dashed), mzunguko ambao unatambuliwa na tofauti katika masharti ya vibrational ya molekuli. Seti ya masafa kama haya inawakilisha wigo safi wa mtetemo wa molekuli. Mahesabu ya mitambo ya quantum inayohusiana na suluhisho la equation ya wimbi la Schrödinger, kwa kuzingatia ushawishi wa pande zote wa majimbo ya mzunguko na ya kutetemeka ya molekuli, husababisha usemi:

ambapo na si mara kwa mara kwa viwango vyote vya nishati na hutegemea nambari ya quantum ya vibrational.

wapi na ziko thabiti, ndogo kwa ukubwa kuliko na . Kwa sababu ya udogo wa vigezo na , kwa kulinganisha na maadili na , maneno ya pili katika mahusiano haya yanaweza kupuuzwa na nishati ya mzunguko-mtetemo wa molekuli yenyewe inaweza kuzingatiwa kama jumla ya nishati ya vibrational na mzunguko wa nishati. molekuli ngumu, basi usemi unaolingana ni:

Usemi huu unaonyesha muundo wa wigo vizuri na husababisha kupotosha tu kwa maadili makubwa ya nambari za quantum na . Hebu fikiria muundo wa mzunguko wa wigo wa mzunguko-mtetemo. Kwa hivyo, wakati wa mionzi, molekuli husogea kutoka viwango vya juu vya nishati hadi chini, na mistari iliyo na masafa huonekana kwenye wigo:

hizo. kwa mzunguko wa mstari wa wigo wa mzunguko-mtetemo unaweza kuandikwa ipasavyo:

mchanganyiko wa masafa hutoa wigo wa mzunguko-mtetemo. Neno la kwanza katika mlinganyo huu linaonyesha mzunguko wa spectral ambao hutokea wakati nishati ya vibrational tu inabadilika. Hebu fikiria usambazaji wa mistari ya mzunguko katika bendi za spectral. Ndani ya mipaka ya bendi moja, muundo wake mzuri wa mzunguko umeamua tu kwa thamani ya nambari ya mzunguko wa quantum. Kwa bendi kama hiyo inaweza kuandikwa kwa fomu:

Kulingana na sheria ya uteuzi wa Pauli:

bendi nzima imegawanywa katika makundi mawili ya mfululizo wa spectral, ambayo iko kiasi pande zote mbili. Inatumika ikiwa:

hizo. Wakati:

basi tunapata kikundi cha mistari:

hizo. Wakati:

basi tunapata kikundi cha mistari:

Katika kesi ya mabadiliko, wakati molekuli inakwenda kutoka ngazi ya mzunguko hadi kiwango cha nishati ya mzunguko, kikundi cha mistari ya spectral na masafa inaonekana. Kundi hili la mistari linaitwa chanya au - tawi la bendi ya wigo, kuanzia na. Wakati wa mabadiliko, wakati molekuli inakwenda kutoka kwa th hadi kiwango cha nishati, kikundi cha mistari ya spectral inaonekana, na masafa. Kundi hili la mistari linaitwa hasi au - tawi la bendi ya wigo, kuanzia na. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba thamani inayolingana haina maana ya kimwili. - na - matawi ya strip, kulingana na hesabu za fomu:

inajumuisha mistari:

Kwa hivyo, kila bendi ya wigo wa mzunguko-mtetemo ina vikundi viwili vya mistari ya usawa na umbali kati ya mistari iliyo karibu:

kwa molekuli halisi isiyo ngumu, kwa kuzingatia equation:

kwa mzunguko wa mistari - na - matawi ya strip, tunapata:

Kama matokeo, mistari ya - na - matawi imejipinda na sio mistari ya usawa huzingatiwa, lakini - matawi ambayo hutofautiana na - matawi ambayo yanakaribia kuunda ukingo wa ukanda. Kwa hivyo, nadharia ya quantum ya spectra ya molekuli imethibitisha kuwa na uwezo wa kufafanua bendi za spectral katika eneo la karibu la infrared, likizichukua kama matokeo ya mabadiliko ya wakati mmoja katika nishati ya mzunguko na ya vibrational. Ikumbukwe kwamba spectra ya molekuli ni chanzo muhimu cha habari kuhusu muundo wa molekuli. Kwa kusoma spectra ya molekuli, mtu anaweza kuamua moja kwa moja hali mbalimbali za nishati za molekuli na, kulingana na data iliyopatikana, kufanya hitimisho la kuaminika na sahihi kuhusu harakati ya elektroni, vibrations na mzunguko wa nuclei katika molekuli, na pia kupata taarifa sahihi. kuhusu nguvu zinazofanya kazi kati ya atomi katika molekuli, umbali wa nyuklia na kijiometri eneo la nuclei katika molekuli, nishati ya kujitenga ya molekuli yenyewe, nk.