малого заряда ядра атома Н). На рис. 1.24 в качестве примера показаны электронограммыдля CCl 4 и CS 2 .В табл. 1.7 приведены результаты электронографического исследования структурымолекул.Электронографию не всегда можно использовать для установления структуры молекул.С ее помощью очень трудно определить положение атомов водорода и исследовать сложныемолекулы, содержащие много различных групп атомов.Рис. 1.24. Электронограммы CCl 4 (а) и CS 2 (б).Под электронограммами показана зависимость интенсивности потока электронов отрасстояния (от центра электронограммы)Таблица 7.7. Результаты электронографического исследования структуры некоторыхмолекулМолекула Длина связи,Форма молекулы и валентныый уголпмВr 2 Вr−Вr 228 ГантельCl 2 Сl−Сl 201 То жеСO 2 C−O 113 ЛинейнаяCS 2 C−S 154 То жеSO 2 S−O 143 <strong>И</strong>зогнутая, ∠OSO = 120±5°CCl 4 C−Cl 175 ТетраэдрРСl 3 P−Cl 200 Пирамида, ∠СlPСl= 101±2°С 6 H 4 С−С 140 Плоское кольцоС 6 Н 12 С−С 152 Кольцо с зигзагообразнымрасположением aтомовС 2 H 6 С−С 155 Гантель (атомы H метод не чувствует)С 2 Н 4 С=С 134 То жеС 2 Н 2 С≡С 122 “ВF 3 B−F 130 Плоская, ∠FBF = 120°154 ТетраэдрN(СН 3 ) 3 N−C 147 Пирамида, ∠CNC = 108°Р 4 Р−Р 221 Тетраэдр(HF) n F−F 225 Зигзагообразная цепьцис-С 2 H 2 Сl 2 Сl−Сl 322 Трапеция (атомы Н метод не чувствует)транс-С 2 H 2 Сl 2 Сl−Сl 427 Зигзаг (атомы H метод не чувствует)
2. Молекулярная спектроскопия. При обсуждении атомных спектров было показано,что спектральные линии возникают в результате переходов электронов в атоме с однихэнергетических уровней на другие. Дискретность энергетических уровней в атомахобусловлена квантово-механическим характером движения электронов. В молекулах такжеимеются определенные энергетические уровни электронов. Однако кроме движенияэлектронов в молекулах возможно еще перемещение атомных ядер друг относительно друга− колебание ядер и вращение их вокруг центра масс. Энергия этих видов движения вмолекуле тоже квантуется, однако ввиду значительно большей массы ядер энергетическиеуровни в молекулах расположены очень близко друг к другу.Обычно для установления структуры молекул изучают их спектры поглощения. Дляэтого через исследуемое вещество пропускают свет и с помощью спектрографа (см. разд. 1.2)определяют, излучение каких длин волн поглощается. Поглощая квант излучения, молекулапереходит из одного энергетического состояния в другое, при этом поглощаются только текванты, энергия которых равна энергии этих переходов. Таким образом, спектр поглощения,как и атомный спектр испускания (эмиссионный спектр), позволяет судить обэнергетических уровнях в молекуле.В соответствии с видами движения в молекулах различают три вида молекулярныхспектров − электронные (электронных переходов), колебательные и вращательные спектры.Наименьшее значение имеет энергия вращательных переходов в молекулах, ей способствуетизлучение, лежащее в дальней <strong>И</strong>К−области. Вращательные спектры можно наблюдать «вчистом виде» без наложения на них других видов движения − колебательных и электронныхпереходов.Энергия колебательных переходов приблизительно в 10 раз больше энергиивращательных переходов, соответствующее им излучение лежит в ближней <strong>И</strong>К−области.<strong>И</strong>зменения в колебательном движении молекулы всегда сопровождаются изменениями вовращательном движении, поэтому колебательный спектр в отличие от вращательного неможет наблюдаться "в чистом виде"; эти спектры всегда накладываются друг на друга,образуя колебательно-вращательный спектр.Переходам электронов в молекулах, как и в атомах, соответствуют энергии в несколькоэлектроновольт, отвечающее электронным переходам излучение является видимым иультрафиолетовым. Переходы электронов сопровождаются изменениями в колебательном ивращательном движении, что сказывается на спектре, который отражает совокупность всехвидов энергетических изменений в молекулах.<strong>И</strong>зучение молекулярных спектров дает много важных сведений o свойствах молекул, в томчисле и об их структуре. Так, исследование вращательного спектра позволяет определитьмомент инерции молекулы I = Σm i r 2i (где m i − масса атома; r i - расстояние от центравращения). Если массы атомов известны, то, зная величину I, можно определить длинысвязей, а для трехатомных молекул и углы между связями. <strong>И</strong>з колебательных спектровможно определить значения силовых постоянных k, характеризующих силу f, котораявозникает при смещении атомов из равновесного положения на расстояние ∆r(f = − k∆r).Силовая постоянная является важной характеристикой химической связи, она возрастает сувеличением интенсивности взаимодействия атомов в молекуле.