Samenvatting ‘Van quantum tot molecuul’ (X_420545)
13A Electronic spectra
Overweeg een molecuul in de laagste vibrationele staat van zijn geaarde elektronische staat.
De kernen zijn (in klassieke zin) op hun evenwichtslocaties en ervaren geen netto kracht van
de elektronen en andere kernen in het molecuul. De elektronendistributie wordt veranderd
wanneer een elektronische overgang plaatsvindt en de kernen worden onderworpen aan
verschillende krachten. Als reactie, beginnen ze te trillen rond hun nieuwe
evenwichtslocaties. De resulterende trillingsovergangen die gepaard gaan met de
elektronische overgang, geven aanleiding tot de vibrationele structuur van de elektronische
overgang. Deze structuur kan worden opgelost voor gasvormige monsters, maar in een
vloeistof of vaste stof vloeien de lijnen meestal samen en resulteren in een brede, bijna niet-
schilbare band. De energieën die nodig zijn om de elektronendistributies van moleculen te
veranderen, liggen in de orde van meerdere elektronenvoltoren (1 eV is equivalent aan
ongeveer 8000 cm-1 of 100 kJ mol-1). Bijgevolg liggen de fotonen die worden geëmitteerd of
geabsorbeerd wanneer dergelijke veranderingen optreden in de zichtbare en ultraviolette
gebieden van het spectrum. Wat volgt is een bespreking van absorptieprocessen.
13A.1 Diatomic molecules
Onderwerp 9C legt uit hoe de toestanden van atomen worden uitgedrukt door gebruik te
maken van term-symbolen en hoe de selectieregels voor elektronische overgangen kunnen
worden uitgedrukt in termen van deze term-symbolen. Hetzelfde geldt voor di-atomische
moleculen, een belangrijk verschil is de vervanging van de volledige sferische symmetrie van
atomen door de cilindrische symmetrie bepaald door de as van het molecuul. Het tweede
belangrijkste verschil is het feit dat een di-atomisch molecuul kan trillen en roteren.
(a) Term symbols
De term symbolen van lineaire moleculen (de analogen van de symbolen 2P, etc. voor
atomen) zijn op dezelfde manier geconstrueerd als die voor atomen, met de Romeinse
hoofdletter (de P in dit geval voor atomen) die het totale orbitale impulsmoment voorstelt
van de elektronen rond de kern. In een lineair molecuul, en specifiek een di-atomisch
molecuul, vertegenwoordigt een Griekse hoofdletter het totale orbitale impulsmoment van
de elektronen rond de internucleaire as. Als dit onderdeel van het orbitale impulsmoment
gelijk is aan >ħ met > = 0, ± 1, ± 2 ..., gebruiken we de volgende aanduiding:
| Λ| 0 1 2 …
Deze labels zijn de analogen van S, P, D, ... voor atomen voor toestanden met L = 0, 1, 2, ....
Om te beslissen over de waarde van L voor atomen moesten we de Clebsch-Gordan-serie
gebruiken om de individuele impulsmoment te koppelen. De procedure om > te bepalen is
veel eenvoudiger in een di-atomisch molecuul omdat we eenvoudig de waarden van de
afzonderlijke componenten van elk elektron optellen, λħ:ħ:
Λ=λ1 + λ 2+ …
We merken het volgende op:
Een enkel elektron in een σ orbitaal heeft λħ: = 0.
13A Electronic spectra
Overweeg een molecuul in de laagste vibrationele staat van zijn geaarde elektronische staat.
De kernen zijn (in klassieke zin) op hun evenwichtslocaties en ervaren geen netto kracht van
de elektronen en andere kernen in het molecuul. De elektronendistributie wordt veranderd
wanneer een elektronische overgang plaatsvindt en de kernen worden onderworpen aan
verschillende krachten. Als reactie, beginnen ze te trillen rond hun nieuwe
evenwichtslocaties. De resulterende trillingsovergangen die gepaard gaan met de
elektronische overgang, geven aanleiding tot de vibrationele structuur van de elektronische
overgang. Deze structuur kan worden opgelost voor gasvormige monsters, maar in een
vloeistof of vaste stof vloeien de lijnen meestal samen en resulteren in een brede, bijna niet-
schilbare band. De energieën die nodig zijn om de elektronendistributies van moleculen te
veranderen, liggen in de orde van meerdere elektronenvoltoren (1 eV is equivalent aan
ongeveer 8000 cm-1 of 100 kJ mol-1). Bijgevolg liggen de fotonen die worden geëmitteerd of
geabsorbeerd wanneer dergelijke veranderingen optreden in de zichtbare en ultraviolette
gebieden van het spectrum. Wat volgt is een bespreking van absorptieprocessen.
13A.1 Diatomic molecules
Onderwerp 9C legt uit hoe de toestanden van atomen worden uitgedrukt door gebruik te
maken van term-symbolen en hoe de selectieregels voor elektronische overgangen kunnen
worden uitgedrukt in termen van deze term-symbolen. Hetzelfde geldt voor di-atomische
moleculen, een belangrijk verschil is de vervanging van de volledige sferische symmetrie van
atomen door de cilindrische symmetrie bepaald door de as van het molecuul. Het tweede
belangrijkste verschil is het feit dat een di-atomisch molecuul kan trillen en roteren.
(a) Term symbols
De term symbolen van lineaire moleculen (de analogen van de symbolen 2P, etc. voor
atomen) zijn op dezelfde manier geconstrueerd als die voor atomen, met de Romeinse
hoofdletter (de P in dit geval voor atomen) die het totale orbitale impulsmoment voorstelt
van de elektronen rond de kern. In een lineair molecuul, en specifiek een di-atomisch
molecuul, vertegenwoordigt een Griekse hoofdletter het totale orbitale impulsmoment van
de elektronen rond de internucleaire as. Als dit onderdeel van het orbitale impulsmoment
gelijk is aan >ħ met > = 0, ± 1, ± 2 ..., gebruiken we de volgende aanduiding:
| Λ| 0 1 2 …
Deze labels zijn de analogen van S, P, D, ... voor atomen voor toestanden met L = 0, 1, 2, ....
Om te beslissen over de waarde van L voor atomen moesten we de Clebsch-Gordan-serie
gebruiken om de individuele impulsmoment te koppelen. De procedure om > te bepalen is
veel eenvoudiger in een di-atomisch molecuul omdat we eenvoudig de waarden van de
afzonderlijke componenten van elk elektron optellen, λħ:ħ:
Λ=λ1 + λ 2+ …
We merken het volgende op:
Een enkel elektron in een σ orbitaal heeft λħ: = 0.
