Используемые постоянные: N_А =6,023*10²³ молек/моль; k= 1,381*10^-23 Дж/К;

h=6,626*10^-34Дж*с; с=2,998*10⁸м/с, 8p²=78,956, атомные массы: ¹Н = 1,673*10^-27кг; ²D = 3,344*10^-27 кг ; ¹⁹F = 31,55*10^-27 кг; ³⁵Cl = 58,06 10^-27 кг; ³⁷Cl = 61,38*10^-27 кг; ⁷⁹Br=131,03*

10^-27 кг.

Переводные множители: 1 Кал = 4,18 Дж; 1 см^-1=2,99793*10¹⁰Гц = 1,98618*10^-23Дж = 1,23977*10^-4Эв = 1,4388 ⁰К = 2,8584 Кал/моль =11,96 Дж/моль.

Обшие вопросы

Длина волны излучения, поглощаемого при некотором спектроскопическом переходе, равна 10 мкм. Найдите частоту (Гц) и волновое число (см^-1) этого перехода и вычислите его энергию в джоулях на молекулу и в джоулях на моль. Как изменится длина волны излучения, если энергия перехода возрастет вдвое?

Какие из молекул Br₂, HBr, CS₂ активны (а) в микроволновой (вращательный спектр) и (б) инфракрасной (колебательный спектр) областях?

Некоторая молекула может переходить из основного в два возбужденных состояния, а и б. Время её жизни в состоянии а составляет 10 с, а в состоянии б – 0,1 с. Вычислите ширины соответствующих спектральных «линий» в герцах и см^-1.

Разность энергий основного и возбужденного состояний молекулы составляет 4,005*10^-22 Дж/молекула. Если в основом состоянии находится 1000 молекул, то какова равновесная населеность возбужденного состояния при температурах (а) 29 К, (б) 145 К, (в) 290 К и (г) 2900 К? Как изменится ответ, если разность энергий будет в 10 раз больше?

Укажите спектральный диапазон, в котором ожидается поглощение излучения , и длину волны излучения для приведенного ниже ряда энергий молекулярных переходов

А. 0,001ккал,Б. 100 ккал, В. 30 ккал.Пересчитайте единицы длины волны в волновые числа.

Пересчитайте следующие волновые числа в мкм и ангстремы; а.3600 см^-1, б. 1200 см^-1.

Пересчитайте 800 нм в см^-1

Величина e для соединения Х составляет 900л/моль см . Оптическая плотность децимолярного раствора этого соединения в воде, измеренная в односантиметровой кювете, равнв 0,542. Известно, что X реагирует по уравнению X ® Y+Z. Поглощение Х подчиняется закону Бера, а Y и Z в области, где поглощает Х, не поглощают. Найдите константу равновесия этой реакции.

Происходит быстрый обмен протона между В и В*: ВН⁺ + В* ® В + В*Н⁺. Разность частот между линиями Н⁺ в ВН⁺ и В*Н⁺ в спектре ЯМР составляет 100 Гц (циклы в секунду).

А. Какой должна быть скорость обмена, чтобы две линии слились в одну?

Б. Большей или меньшей должна быть скорость, чтобы наблюдались две раздельные линии, которые уширялись бы за счет обменного процесса?

В. Какова должна быть скорость обмена, чтобы он не оказывал влияния на спектр ЯМР?

Вращательные спектры

Вращательный спектр ⁷⁹Br¹⁹F состоит из серии эквидистантных линий, расположенных на расстоянии 0,71433 см^-1 друг от друга. Вычислите вращательную постоянную В , а затем момент инерции и длину связи молекулы. Определите волновое число для перехода J=9

®J=10 и установите, какому переходу соответствует самая интенсивная линия в спектре при комнатной температуре (300 К). Вычислите число оборотов в секунду, которое совершает молекула, когда она находится в состояниях: (а) J=0; (b) J=1; (c)J=10.

Согласно наблюдениям, вращательная остоянная Н³⁵Cl равна 10, 5909 см^-1. Чему равно

В для H³⁷Cl и ²D³⁵Cl?

Три последовательные линии вращательного спектра Н⁷⁹Вr наблюдаются при 84,544, 101,355 и 118,112 см^-1. Определите, каким переходам J”® J`они соответствуют, затем вычислите значения B и D и на их основании оцените силу связи и приблизительную частоту колебаний этой молекулы.

Три последовательные линии вращательного спектра Н¹⁹F наблюдаются при 244,93, 285,01 и 324,65 см^-1. Определите, каким переходам J”® J`они соответствуют, затем вычислите значения B и D и на их основании оцените силу связи и приблизительную частоту колебаний этой молекулы.

Длины связей в линейной молекуле HCN составляют: (CH) 0,106317 нм, (CN) 0,115535нм. Вычислите значения I и B для HCN и DCN, используя относительные атомные массы H=1, D=2, C=12, N=14.

Длины связей в линейной молекуле OCS составляют: (CO) 0,1164 нм ; (CS) 0,1559 нм.

Вычислите значения I и B для OCS, используя относительные атомные массы C=12, О=16, S=32.

Для двухатомной молекулы HСl величина B=10,593 см^-1, а постоянная центробежного растяжения D=5,3 10^-4 см^-1. Оцените частоту колебания для этой молекулы. Измеренная частота колебаний составляет 2991 см^-1; объясните причину неточности вашего ответа.

Спектр газообразного HCl в дальней ИК-области содержит ряд линий, отстоящих одна от другой на 20,68 см^-1. Вычислите момент инерции молекулы. Вычислите равновесное межъядерное расстояние.

Какой метод спектроскопии позволяет наблюдать чисто вращательный спектр Н₂? Если длина связи в молекуле равна 0,0742 нм, то чему равно расстояние между линиями этого спектра?