Kétatomos merev rotátor merev rotátor: r = állandó tehetetlenségi nyomatékok: w: szögsebesség Kvantummechanikából: Rotációs állandó: J: Rotációs kvantumszám Rotációs termek: Hullámfüggvények: gömbharmonikusok Kiválasztási szabály: Külső tér hiányában a különböző M állapotok degeneráltak

A merev rotátor sajátfüggvényei

Kétatomos merev rotátor energianívói

Kétatomos merev rotátor energianívói abszrorpciós/emissziós átmenetek Raman átmenetek 0←0, …! 2←0 3←1 4←2 5←3

Többatomos merev pörgettyűk Pörgettyű-típus Tehetetlenségi momentumok Termértékek Szerkezet Példa lineáris Ia=0, Ib=Ic BJ(J+1) HCl, N2, CO2 gömbi Ia=Ib=Ic tetraéder, oktaéder, … CH4, SF6 szimmetrikus  lapított Ia=Ib<Ic +K2(CB) egy Cn (n3) tengely CHCl3, C6H6 szimmetrikus  nyújtott Ia<Ib=Ic +K2(AB) CH3Cl, C2H6 aszimmetrikus Ia<Ib<Ic J, K, L kvantumszámok nincs Cn (n3) tengely H2O, H2O2, CH3OH J=K, K+1, K+2, …

Szimmmetrikus pörgettyűk energianívói

Szimmmetrikus pörgettyűk forgási spektruma

Szimmmetrikus pörgettyűk forgási spektruma

Aszimmmetrikus pörgettyűk forgási spektruma

Kétatomos nem-merev rotátor

Kétatomos nem-merev rotátor

A rotációs vonalak intenzitása T1 < T2 Maxwell-Boltzmann eloszlás: T1 T2 Rotációs szintekre: Kétatomos rotátorra:

Rezgési-forgási spektrumok Kétatomos, lineáris rotátorok, gömbi pörgettyűk: Rezgési-forgási kölcsönhatást elhanyagolva: IR kiválasztási szabályok, lineáris molekulák: A) Az átmeneti momentum párhuzamos a molekula szimmetriatengelyével Kétatomos molekulák is ebbe a kategóriába tartoznak!!! O C O forgástengely szimmetriatengely nasCO2 R-ág P-ág

Rezgési-forgási spektrumok IR kiválasztási szabályok, lineáris molekulák: A) Az átmeneti momentum merőleges a molekula szimmetriatengelyére forgástengely Q-ág O C O szimmetriatengely R-ág dCO2 P-ág Raman kiválasztási szabályok, lineáris molekulák: A) Az átmeneti momentum párhuzamos a molekula szimmetriatengelyével Kétatomos molekulák is ebbe a kategóriába tartoznak!!! Raman kiválasztási szabályok, lineáris molekulák: A) Az átmeneti momentum merőleges a molekula szimmetriatengelyére

Rezgési-forgási spektrumok

Rezgési-forgási spektrumok

Rezgési-forgási spektrumok

A CO2 rezgési-forgási spektruma nasCO2 dCO2

Rezgési-forgási spektrumok

Rezgési-forgási Raman-átmenetek

Rezgési-forgási Raman-átmenetek

Rezgési-forgási Raman-átmenetek

Gömbi pörgettyű rezgési-forgási átmenetei

Szimmetrikus pörgettyű rezgési-forgási átmenetei Nyújtott pörgettyű (prolát) párhuzamos sáv IR kiválasztási szabályok: DK=0 DJ=±1 Raman kiválasztási szabályok : DJ=0,±1, ±2

Szimmetrikus pörgettyű rezgési-forgási átmenetei

Szimmetrikus pörgettyű rezgési-forgási átmenetei Lapított pörgettyű (oblát) párhuzamos sáv

Aszimmetrikus pörgettyű rezgési-forgási átmenetei

Rezgési-forgási spektrumok 3,0 cm1 4,6 cm1

Rezgő rotátor Nem ekvidisztáns spektrumátmenetek lehetséges okai: 1) centrifugális torzulás 2) Coriolis-kölcsönhatás (pl. CO2) 3) rezgési-forgási kölcsönhatás Forgási állandók függése a rezgési kvantumszámtól: Okok: 1) eltérő amplitúdók; 2) anharmonicitás degeneráltság foka merev rotátor rezgő rotátor pl. CO

Rezgő rotátor

Rezgő rotátor

Rezgő rotátor

Rezgő rotátor A1S ← X1S CuH

Nyílt héjú molekulák: kölcsönhatás elektronállapotokkal és spinnel