Молекулярные спектры.
Молекулы каждого химического соединения, как и атомы каждого химического элемента, обладают своим, неповторимым спектром излучения. Однако, если любой химический элемент по спектру его атомов определяется совершенно безошибочно и довольно легко, то определение молекулярного соединения по его спектру является значительно более сложной и не всегда разрешимой задачей.
Во-первых, следует отметить, что число известных химических соединений очень велико и спектры большинства из них еще не исследованы.
Во-вторых, молекулярные спектры значительно сложнее атомных по своей структуре. Большая сложность спектров молекул объясняется несколькими причинами. Основная из них заключается в том, что в отличие от атомов энергия молекулы может изменяться не только при переходах электронов с одного уровня на другой, но и в результате изменения взаимного положения атомов в молекуле или скорости вращения молекулы как целого. Изменение взаимного положения атомов в молекуле приводит к возникновению колебаний, подобных колебаниям тел, связанных между собой упругой пружиной.
Колебательное и вращательное движения молекул подчиняются квантовым законам, поэтому их энергия квантована. Разность энергий между соседними вращательными уровнями очень мала, так что даже при комнатной температуре кинетическая энергия молекул оказывается достаточной для перевода молекул на возбужденные уровни. Следовательно, уже при комнатной температуре молекулы наряду с поступательным совершают и вращательное движение. При этом разные молекулы вращаются с различными угловыми скоростями.
Энергия же, необходимая для перевода молекулы на первый возбужденный уровень колебательного движения, значительно превосходит энергию теплового движения молекул при комнатной температуре. Поэтому колебания молекул возбуждаются только при повышенных температурах вещества или при поглощении света.
Расщепление электронных уровней на большое число колебательных и вращательных уровней, расположенных близко друг к другу, приводит к тому, что молекулярные спектры излучения и поглощения состоят из большого числа спектральных линий, сливающихся в широкие полосы.
Так как большинство молекул при высоких температурах разрушается, то обычно исследуют не спектры излучения молекул, а спектры их поглощения.
Для получения спектра поглощения пропускают свет от источника со сплошным спектром излучения через исследуемое вещество. Последнее поглощает фотоны, энергия которых соответствует возможным переходам молекул из одного состояния в другое.
