طيف امتصاص جزيئة HCI

طيف امتصاص جزيئة HCI في منطقة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي مبين في شكل (1) ومن الممكن تحليل هذا الطيف للحصول على معلومات عن دوران واهتزاز الجزيئة فخطوط الامتصاص تتضمن انتقالات من الحالة الاهتزازية الارضية الى الحالة المتهيجة الاولى مع تغيرات في الحالة الدورانية والشكل العام لهذا المنحني التجريبي هو الشكل الذي يمكن التنبؤ به من العلاقات في (i) و(ii) ويمكن استخدام تردد الانتقال v = 0 , J = 0 الى v = 1 , J = 0 من الفجوة المركزية في الحزمة.

..........(i)

.........(ii)

شكل (1)

وبالاضافة الى ذلك فان المسافة الفاصلة بين خطوط فرع P وR يمكن ان تتطابق مع الكمية ومن هذه الكمية يمكن استنتاج عزم القصور الذاتي وطول الآصرة الجزيئية وبفرض ان طول الآصرة في الحالة الارضية هي نفسها للحالة المنهجية الاولى يمكن استخدام الفرق بالتردد بين الانتقال v = 1J = 0,  →J = 1, v = 0 لتخمين طول الآصرة. فمن المفروض ان المسافة الفاصلة بين الانتقالين تساوي ضعف التغير بالطاقة الدورانية من J = 0 الى J = 1 ومن شكل  (2a) التغير بالتردد يساوي Δf ≈ 0.12×10¹³ Hz ومن المعادلة نحصل على طول الآصرة الجزيئية r_e بعد التعويض بالأرقام:

وهي نتيجة قريبة من نتيجة طول الآصرة من الاطياف الجزيئية.

شكل  (2)

وبعد الانتقال الاهتزازي من الحالة الارضية الى الحالة المتهيجة الاولى في طيف جزيئة HCI كمهتز توافقي يمكن ايجاد ثابت قوة الآصرة فتردد الانتقال مرتبط بالاعلومات الجزيئية بالعلاقة حيث K ثابت قوة الآصرة وتردد الانتقال المطلوب غير مبين في الطيف مباشرة لعدم وجود الانتقال J = 0 , v = 0 الى J = 0, v = 1 ويمكن تقريبه بالنقطة الوسطية بين الانتقال J = 1, v = 0 الى J = 0,v

والانتقال J = 1,v = 1→J = 0,v = 0  ، بفرض وجود نفس الفرق بين المستوى J = 0 والمستوى J = 1 للحالتين الارضية والمتهيجة الاولى ومن الطيف في شكل b 9-5 نجد التردد الوسطي f = 8.66..10¹³ Hz وثابت القوة k يمكن ايجاده من العلاقة:

وان انفصال الخط الطيفي الى خطين في مجموعة الخطوط الطيفية يبين الفرق بين عزم القصور الذاتي الدوراني لنظير الكلور C1-35(75.5%) (شدة الخط الطيفي الاعلى) والنظير C1-37(24.5%) بشدة الخط الطيفي الأوطأ.

يمكن فهم الشدة النسبية للخط الطيفي في الطيف الجزيئي المبين في شكل (1) على اساس اشغال مستويات الطاقة الدورانية للحالة الاهتزازية الارضية، بفرض ان شدة الخط الطيفي تتناسب طرديا مع اشغال مستويات الطاقة الدورانية التي بدأ منها الخط الطيفي واشغال مستويات الطاقة الدورانية يعطى بالمعادلة (1) والاشغال النسبي مبينة في شكل (3) وشدة الخطوط الطيفية المتوقعة لحزمة امتصاص على هذا الاساس تطابق كثيرا تلك التي في شكل (1).

.......(1)

وفي شكل (1) تمر شدة الخطوط الطيفية بحد اعلى وبعد ذلك تنخفض لقيم J الاكبر وشرط الشدة القصوى هو ان يكون عدد الجزيئات التي تشغل الحالة الاوطأ اكبر ما يمكن والافضلية الاحصائية تكون لقيم J الكبيرة لان لكل قيمة J معينة توجد 2J+1 حالة بالطاقة نفسها لكن ينخفض اشغال مستويات الطاقة الاعلى بسبب معامل بولتزمان لذلك يمكن كتابة الاشغال الكلي لحالة دورانية معينة بالشكل:

........(2)

ويمكن ايجاد قيمة J المصاحبة الاعلى اشغال باخذ مشتقة الاشغال في المعادلة (2) بالنسبة الى J:

........(3)

وبمساواة المشتقة في المعادلة (3) بالصفر واعادة الترتيب نحصل على:

.......(4)

وبعد التعويض بالقيم العددية في المعادلة (4) نحصل على قيمة J_max المصاحبة لاعلى اشغال في درجة حرارة 300 كلفن:

لذلك فان الحالات الاوطأ بقيم J = 2 وJ = 3 هي التي متوقع ان تعطي اعلى شدة وهو المتحقق في الطيف التجريبي.