电子跃迁参数的测定
目的与要求
掌握UV—240紫外可见光谱仪的基本操作方法。
明了电子跃迁的基本及积分吸收强度,爱因斯坦吸收系数,振子强度;跃迁矩积分的测定原理。
通过测定的S,,,等参数,判断 的d-d电子跃迁特性。
学会络合物 的制备方法。
基本原理
物质分子中的电子都处于一定的运动状态,其波函数为(,其相应的能级为E,当分子中的电子吸受光能的时就要发生跃迁,从低能级Em跃迁到较高能级En,同时其运动状态由(m 变为(n。其跃迁几率Pmn可以根据薛定谔方程的近似处理—微扰法导出:
=8π3||2ρ/3
=ρ
=8π3||2/3
式中h为planck常数(h=6.626X10-34J?S),ρ为辐射密度即每cm3电磁波能量的大小,其值与光的强度成正比例。称为爱因斯坦吸收系数:表示在单位时间,单位辐射密度中的吸收几率,=∫(mμ(ndI 成为跃迁矩积分。μ为跃迁矩标符,μ=i e为电子电荷 i 为电子位子矢量,它反映了电子跃迁时,电荷的迁移情况。
下面把Bmn与Lambert-Beer定律引出的克分子吸光系数ε联系起来。
根据Lambert-Beer定律:
ε= ㏒ mol-1cm-1s-1
=
= (=1)
式中ε是克分子吸光系数,是克分子浓度,是液层厚度(=1cm)。,是入射光与透射光的强度。A是吸光度(即光密度)可由吸收光谱曲线的纵坐标读出。
当一个分子吸收一个频率为的光子时就要从辐射中移走的能量。如果每ml有N,个分子,则通过样品厚度为d的辐射能量的减少将为:
为跃迁几率;为每一跃迁吸收的能量 ;为单位体积分子数
若以波数表示,波数即波数的倒数:= ;=
∴=
c为光速。将这些关系代入上式得:
是每秒钟通过1cn2截面积的光能,等于光速c与辐射密度的乘积:
;
代如上式则
以mol/l的浓度表示时
= 1000 (N=6.023×1023) 即 =
代如上式则
=
㏑=
即 ㏒= =
ε =
即
在所实验的一定波数区间,可以把平均波数看成是谱带峰值所对应的波数,因此有
(为实验波数区间的差额)
(S称为积分吸收强度)
关于振子强度的计算:
振子强度是实验的积分强度与理想的谐振子的积分吸收强度的比值,即:
由量子力学计算可得:
实验发现:
电子是允许跃迁
电子是禁阻跃迁
电子是允许跃迁
电子是禁阻跃迁
根据以上实验的数据,如果获得等,可以进一步研究分子的结构及其反应性能。
实验步骤
1.制备
溶解6克NH4Cl于10蒸馏水中 ,加热至沸,加入8克研细的,趁热加入0.5克经活化的活性炭,以水冷却,加入20浓氨水,冷却至10℃以下,逐滴加入3的H2O2,搅拌,在水浴上加热至60℃,并维持在50℃~60℃之间达20分钟,趁热过滤(用10蒸馏水淋洗),在滤液中慢慢加入5浓HCl,即有大量橘黄色晶体析出,冷却过滤抽干,于105℃烘干。
2. 配置浓度为8×10-3 mol/L的溶液
在分析天平上准确称量0.1069克,用50容量瓶配置准确刻度,即为8×10-3mol/L的待测溶液。
3. 用紫外可见光谱仪测量的跃迁吸收光谱曲线。