7 -Ma’ruza. INFRAQIZIL NURLARNI YuTILISh SPEKTRLARI Ikki atomli molekulaning tebranishi Kovalent bog’langan ikki atomdan iborat molekula (masalan HCl) hosil bo’lishining sababini uning ichidagi elektronlarni qaytadan joylashishining natijasi deyish mumkin. Turg’un molekulaning vujudga kelishini, ikkita muvozanatda turgan kuchning natijasi deb ham qarash mumkin. Bir tomondan ikkala atomning musbat zaryadlangan yadrolari va manfiy zaryadlangan elektron bulutlari o’rtasida o’zaro itarish kuchlari, ikkinchi tomondan bir atomning yadrosi bilan ikkinchi atomning elektronlari o’rtasida (hamda aksincha xuddi shunday) tortishish kuchlari mavjud. Ikkala atomning yadrolari shunday o’rtacha masofada joylashadiki bu ikki qarama-qarshi kuch muvozanatda bo’ladi. Bunday holda molekulaning energiyasi eng kichkina bo’ladi. Ikkala atom o’rtasidagi bu muvozanatni ularning orasidagi masofani o’zgartirish orqali buzish ma’lum energiya sarf qilishni talab qiladi. Molekula energiyasi o’zgarishini atomlar orasidagi masofaga bog’liqligi 4.1 - rasmda ko’rsatilgan. Eng kichkina energiyaga mos keluvchi oraliqni muvozanat oraliq deb atash qabul qilingan yoki oddiy qilib aytganda kimyoviy bog’lanish uzunligidir.
Bog’lanish uzunligini qisilish va uzayish ta’siridagi holatini xuddi Guk qonuniga bo’ysinadigan prujinaning holatiga o’xshatish va u uchun quyidagini yozish mumkin.
(4.1)
Bu yerda - elastik kuch, k - kuch doimiysi, r - atom yadrolari orasidagi masofa. Bu holda energiya egriligining shakli parabola bo’ladi va u quyidagi formula orqali ifodalanadi.
(4.2)
4.1 - rasm. Guk qonuniga bo’ysinuvchi prujina energiyasini qisilish va cho’zilishga bog’liqligi.
Tebranayotgan ikki atomli molekulaning modeli yoki boshqacha qilib aytganda, oddiy garmonik ossillyatorning modeli orqali tebranish spektrlarini muhokamasini boshlash juda qulaydir.
ODDIY GARMONIK OSSILLYaTOR.
4.1-rasmda (4.2) tenglamaga mos keluvchi energiyaning grafigi keltirilgan. Atomlar orasidagi masofa bo’lganda tenglamaning qiymati nolga teng bo’lib egrilik ham noldan o’tadi. Shuning uchun ixtiyoriy ortiqcha, masalan energiya bog’ning qisilishi va cho’zilishi natijasida paydo bo’ladi. Rasmdan ko’rinayapdiki, agar bir atom (masalan A) nuqtada harakatsiz mahkamlangan deb olinsa unda ikkinchi atom va nuqtalari orasida tebranib turadi. Agar sistema energiyasini gacha ko’paytirsak uning tebranish amplitudasi, ya’ni bog’ning qisilish yoki cho’zilishi ortadi lekin, chastotasi o’zgarmaydi. Elastik bog’lanish xuddi prujinaga o’xshab ma’lum bir tebranish chastotasiga ega bo’ladi va u sistemaning massasiga, kuch doimiysiga bog’liq lekin, deformasiyaning ya’ni tebranish amplitudasining katta kichikligiga bog’liq emas. Tebranish chastotasi (Gs)
(Gs) (4.3)
Bu yerda - sistemaning keltirilgan massasi,
va lar tebranayotgan atomlarning massalari. Bu tebranish chastotasini yorug’likning tezligi s (sm/s) ga bo’lib tebranish spektroskopiyasida ishlatiladigan to’lqin soniga (sm-1) aylantirish mumkin.
(sm-1) (4.4)
Molekulaning boshqa ixtiyoriy energiyasi kvantlangan bo’lganiday tebranish energiyasi ham kvantlangandir va u, ma’lum aniq sistema uchun Shredinger tenglamasini yechish orqali topiladi. Oddiy garmonik ossillyator uchun tenglamaning yechimi quyidagini beradi. Oddiy garmonik ossillyatorning to’lqin soni orqali ifodalangan energiyasi
(sm-1) (4.5)
bu yerda, - tebranish kvant soni bo’lib, u quyidagi qiymatlarni qabul qiladi = 0, 1, 2, 3, ….
Bir nechta tebranish energetik sathlari 4.2 - rasmda ko’rsatilgan.
Shredinger tenglamasidan garmonik ossillyatorning tebranish sathlari orasida o’tish oddiy tanlash qoidasiga amal qilishi kelib chiqadi = 1
Yorug’likning elektromagnit nazariyasi shuni ko’rsatadiki, faqatgina o’zining muvozanat holati atrofida tebranganda dipol momenti hosil qiluvchi molekulalargina yorug’likni yutishi (yoki chiqarishi) mumkin. Tebranganda molekulaning dipol momenti o’zgarmasa bunday molekula nurni yutmaydiyam, chiqarmaydiyam. Agar, ikki atomli molekula simmetrik bo’lsa (masalan O2, H2, N2, Cl2) uning dipol momenti bo’lmaydi va u, yorug’likning infraqizil qismiga tegishli nurlarni yutmaydiyam, chiqarmaydiyam. Shuning uchun, ularning infraqizil yutilish spektrlari yo’q. Demak har xil atomlardan tashkil topgan ikki atomli molekula infraqizil spektrga ega. Molekula qanday chastotada tebranma harakat qilayotgan bo’lsa xuddi shunday chastotadagi infraqizil yorug’likni yutadi. Tanlash qoidasini qo’llab + 1 tebranish sathidan tebranish sathiga o’tgandagi chiqarilgan nurning energiyasini sm-1 larda hisoblaymiz.
(sm-1)
xuddi shunday yutilish uchun hisoblaymiz.
(sm-1)
4.2- rasmdan ko’rinib turibdiki tebranish sathlari orasidagi masofa bir-biriga teng, shuning uchun, qo’shni turgan ikkita sath o’rtasidagi kvant o’tish energiyaning bir xilda o’zgarishiga olib keladi. Sathlar o’rtasidagi energiyaning teskari santimetrlarda o’lchangan farqi to’g’ridan-to’g’ri chiqarish yoki yutilish spektridagi spektr chiziqning to’lqin uzunligini beradi.
4.2- rasm. Garmonik harakat qilayotgan ikki atomli molekulaning tebranish energetik sathlari va ular orasidagi o’tishlar.
