分子内部的运动状态可以分为哪三部分来描述 地球的内部可以分为哪三部分
www.zhiqu.org 时间： 2024-05-15
分子的运动形式及能级公式
一、 分子的运动形式
在一个由大量微观粒子构成的宏观体系中，每个微观粒子都在不停地运动着。例如气体，其中的任意一个分子不仅作为整体能在容器中自由运动，通常称这种运动为外部运动，而且分子的内部也在不停地运动着，这种内部运动包括分子的转动、振动、电子运动和核运动等。按照这些运动形式随温度变化的特征，可将它们分为两类：一类是分子的平动、转动和振动，这类运动的能量随温度的升降而增减，称为热运动；另一类是原子内的电子运动和核运动，它们在一般温度范围内的能量不随温度升降而改变，称为非热运动。但这样的分类并不是绝对的，有些物质如NO，其电子易受热激发，以致在通常温度下电子运动的能量是随温度升降而增减的。因此NO的电子运动应属于热运动。物质的热力学性质主要取决于分子的热运动。
单原子分子的热运动只有平动运动，而没有转动和振动运动；固体中的粒子没有平动运动，主要是振动、电子和核运动；而液体与固体相比，又增加了转动运动；气体又比液体增加了平动运动。
严格说，分子的各种运动形式是彼此相关的，特别是转动和振动之间。但为了简便起见，我们将这些运动近似看作是相互独立的；于是一个分子的热运动能∈h可表示为
∈h = ∈t + ∈r + ∈v (6-10)式中∈t、∈r、∈v分别表示分子的平动能、转动能和振动能。
根据量子力学理论，微观粒子运动的能量都是量子化的，亦即微观粒子的能量只能取某些特定的数值，通常称为能级。任何微观粒子都具有若干个可能的能级，其中最低的能级称为基态，其余的都称为激发态。粒子所处的不同的运动状态称为量子态。当有两个以上的量子态具有相同的能量时，相应的能级称为简并能级，它所包括的量子态数称为该能级的简并度，用符号g表示。粒子只能吸收或释放某种固定数量的能量来改变自己的运动状态，相应地表现为在不连续的量子态或能级间激发或跃迁，而决不能具有能级之间的任意能量。能级和简并度均由量子数来表征，它们之间的关系可用量子力学原理导出，在此仅作概要介绍。
二、平动能级
一个质量为m的粒子在边长为a，b，c的矩形箱中作平动运动，可导出其平动能∈t为 (6-11)式中nx，ny，nz分别为x，y，z轴方向的平动量子数，它们只能取正整数值1，2，3，…，nx，ny，nz不同数值的组合即代表不同的量子态；h为Plank常数。如果粒子的运动空间是一个体积为V的立方箱，即a=b=c，则上式变为(6-12)此式表明，平动能级是不连续的，它只能随平动量子数的改变作跳跃变化，其间隔决定于平动粒子的质量和体系的体积，质量和体积越大，间隔越小。当nx=ny=nz=1时，对应平动的基态能级，其值为t=3h2/(8mV2/3)，基态能级只包括一种量子态，所以其简并度为gt=1，我们称这个能级是非简并的；高一能级包括三种不同的量子态，即(nx,ny,nz)的取值可分别为(2,1,1)、(1,2,1)和(1,1,2)，对应的分子平动能级则皆为∈t= 6h2/(8mV2/3)，因此该平动能级的简并度为gt=3。
各能级的能量值是相对的，只有指定了基态的能量值才能确定其他能级的能值。基态的能量称零点能。显然，若选择不同的零点能，则所有其他能级的能值将随之改变。
三、转动能级
设双原子分子的两原子间距为r，两原子的质量分别为m1和m2，并视其为线型刚性转子，则可导出其转动能为(6-13)式中J为转动量子数，其取值只能是正整数0，1，2，...,I=μr2,I为转动惯量，μ是转动的折合质量，μ=m1m2/(m1+m2)。由式（6-13）知，转动能级也是不连续的，转动惯量愈大，能级间隔愈小。不同的J值对应着不同的转动能级。对于每一个了值，由于转动角动量在空间的取向也是量子化的，它在空间可以有(2J+1)个不同的取向方位，代表(2J+1)个不同的转动量子态，因此转动能级是简并的，其简并度gr=2J+1。
四、振动能级
量子力学给出的单维简谐振子的振动能∈v为∈v = (u + 1/2)hv (6-14)式中u为振动量子数，其值只能取0，1，2，…等整数，v为简谐振动的频率。上式表明，振动能级也是不连续的，振动频率愈小；能级间隔愈小。当u=0时，∈v = 1/2hv，此为振动能级的零点能。振动能级是非简并的，即gv=1。
五、电子运动能级和核运动能级
对于分子中的电子能级，没有统一的公式，必须根据各别分子的光谱实验结果进行具 体分析。大多数分子的电子能级间隔很大，从基态到第一激发态，△∈e≈400kJ.mol-1，所以除非在很高的温度，一般情况下电子总是处于基态。但有少数分子，即使在常温下，也有激发态电子，如NO分子。
原子核的能级间隔更大，因此在一般的物理和化学过程中，原子核总是处于基态而没有变化。量子力学研究表明，非热运动也是量子化的。用?表示电子运动能级，∈e表示核运动的能级，它们均可近似当作独立的运动形式。
上述讨论结果表，各种运动能级间隔的大小次序为：△∈n＞△∈e＞△∈v＞△∈r＞△∈t。
六、分子能级
根据前面的讨论，一个分子的能量或能级可以近似地认为是各种运动形式的能量的简单加和：∈= ∈t + ∈r + ∈v + ∈e + ∈n (6-15)
分子能级的简并度g则应为各种运动形式能级的简并度之积，即g = gt gr gv ge gn
分子内部运动有哪三种~
#都储戴# 分子的特点并举例 -
(19163863008)： 你理解分子、原子、单质的定义就明白了. 原子:组成单质和化合物分子的最小的粒子.也是元素的最小物质单位.各种元素的原子具有不同的结构和平均质量.在化学反应中不能再分为更小的粒子.原子实际上是由更微小的粒子(电子、中子、质子等)组成.
#都储戴# 分子的能级是个什么概念,我不是物理专业的,谁能解释一下,谢谢
(19163863008)： 分子内部各种运动状态所形成的能级结构.分子内部的运动有电子运动、分子振动和分子转动,它们的能量都是量子化的,故可形成电子能级、振动能级和转动能级.分子的电子能级为10电子伏特(eV)量级,与原子的能级差不多;分子的振动能级大约是电子能级的倍,分子的转动能级大约是电子能级的m/M倍,其中m是电子的质量,M是典型分子的质量.由于典型分子的质量比电子质量要大数千倍至万倍,从而分子振动能级为0.1电子伏特(eV),转动能级为0.001eV,因此分子的能级比原子的能级复杂,由此决定分子比原子具有丰富得多的光谱.
#都储戴# 高中化学选修3知识点全部归纳(物质的结构与性质) -
(19163863008)： 第一章 原子结构与性质.一、认识原子核外电子运动状态,了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义.1.电子云:用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近,电子出现的机会大,电...
#都储戴# 四大光谱介绍 -
(19163863008)： ⑴光具有波粒二象性 E=hν=hc/λ,λ=c/ν,V=1/ λ .熟悉波长λ、频率ν、波数 、能量E的概念、单位及相互关系.⑵熟悉电磁波谱图,包括紫外光区、红外光区的划分.⑶了解分子总的能量E的组成,它包括E平动能,电子运动能E电、分子振动能量...
#都储戴# 物体的运动状态
(19163863008)： 同时动是不可能的……你们如果抛开了物体的本质来讨论这个问题……即使答案是对的……分析过程也不符合物理实际……实际是:任何物体都是由基本粒子组成的!原子或者分子间是有间隙的,假设这个物体是处于失重状态,你从一头推该物...
#都储戴# 激光是怎么产生的?光子,电子,分子,离子,原子,粒子的概念是什么? - 作业帮
(19163863008)：[答案] 激光(Laser),它指通过受激辐射放大和必要的反馈,产生准直、单色、相干的光束的过程及仪器.而基本上,产生激光... ＂增益介质＂(gain medium)以及＂激发来源＂(pumping source)这三个要素. 原理 原子的运动状态可以分为不同的能...
#都储戴# 已经发现的物质的状态有几种? -
(19163863008)： 有汽态 ,液态 ,固态 等离子态,费米子凝聚态,玻色-爱因斯坦凝聚态人类生存的世界,是一个物质的世界.过去,人们只知道物质有三态,即气态、液态和固态.20世纪中期,科学家确认物质有第四态,即等离子体态(plasma).1995年,...
#都储戴# 生物化学是怎么样的一个学科?
(19163863008)： 生物化学是研究生命物质的化学组成结构,及生命过程中各种化学变化的生物学分支... 蛋白质分子内部的运动性是它们执行各种功能的重要基础. 80年代初出现的蛋白质工...
#都储戴# 一个物体温度降低时,它的分子运动是什么,内能是什么 -
(19163863008)： B;一切物体都具有内能.0℃的物体也有内能.故C错误; D、影响内能大小的因素是质量、物体吸收热量内能一定增加.故B错误、内能是物体内部所有分子动能和分子势能的总和; C、温度和状态,1kg水和1g水的质量不同A、同一物体温度降低时,它的内部分子运动变缓慢,所以内能就减少.故A正确
一、 分子的运动形式
在一个由大量微观粒子构成的宏观体系中，每个微观粒子都在不停地运动着。例如气体，其中的任意一个分子不仅作为整体能在容器中自由运动，通常称这种运动为外部运动，而且分子的内部也在不停地运动着，这种内部运动包括分子的转动、振动、电子运动和核运动等。按照这些运动形式随温度变化的特征，可将它们分为两类：一类是分子的平动、转动和振动，这类运动的能量随温度的升降而增减，称为热运动；另一类是原子内的电子运动和核运动，它们在一般温度范围内的能量不随温度升降而改变，称为非热运动。但这样的分类并不是绝对的，有些物质如NO，其电子易受热激发，以致在通常温度下电子运动的能量是随温度升降而增减的。因此NO的电子运动应属于热运动。物质的热力学性质主要取决于分子的热运动。
单原子分子的热运动只有平动运动，而没有转动和振动运动；固体中的粒子没有平动运动，主要是振动、电子和核运动；而液体与固体相比，又增加了转动运动；气体又比液体增加了平动运动。
严格说，分子的各种运动形式是彼此相关的，特别是转动和振动之间。但为了简便起见，我们将这些运动近似看作是相互独立的；于是一个分子的热运动能∈h可表示为
∈h = ∈t + ∈r + ∈v (6-10)式中∈t、∈r、∈v分别表示分子的平动能、转动能和振动能。
根据量子力学理论，微观粒子运动的能量都是量子化的，亦即微观粒子的能量只能取某些特定的数值，通常称为能级。任何微观粒子都具有若干个可能的能级，其中最低的能级称为基态，其余的都称为激发态。粒子所处的不同的运动状态称为量子态。当有两个以上的量子态具有相同的能量时，相应的能级称为简并能级，它所包括的量子态数称为该能级的简并度，用符号g表示。粒子只能吸收或释放某种固定数量的能量来改变自己的运动状态，相应地表现为在不连续的量子态或能级间激发或跃迁，而决不能具有能级之间的任意能量。能级和简并度均由量子数来表征，它们之间的关系可用量子力学原理导出，在此仅作概要介绍。
二、平动能级
一个质量为m的粒子在边长为a，b，c的矩形箱中作平动运动，可导出其平动能∈t为 (6-11)式中nx，ny，nz分别为x，y，z轴方向的平动量子数，它们只能取正整数值1，2，3，…，nx，ny，nz不同数值的组合即代表不同的量子态；h为Plank常数。如果粒子的运动空间是一个体积为V的立方箱，即a=b=c，则上式变为(6-12)此式表明，平动能级是不连续的，它只能随平动量子数的改变作跳跃变化，其间隔决定于平动粒子的质量和体系的体积，质量和体积越大，间隔越小。当nx=ny=nz=1时，对应平动的基态能级，其值为t=3h2/(8mV2/3)，基态能级只包括一种量子态，所以其简并度为gt=1，我们称这个能级是非简并的；高一能级包括三种不同的量子态，即(nx,ny,nz)的取值可分别为(2,1,1)、(1,2,1)和(1,1,2)，对应的分子平动能级则皆为∈t= 6h2/(8mV2/3)，因此该平动能级的简并度为gt=3。
各能级的能量值是相对的，只有指定了基态的能量值才能确定其他能级的能值。基态的能量称零点能。显然，若选择不同的零点能，则所有其他能级的能值将随之改变。
三、转动能级
设双原子分子的两原子间距为r，两原子的质量分别为m1和m2，并视其为线型刚性转子，则可导出其转动能为(6-13)式中J为转动量子数，其取值只能是正整数0，1，2，...,I=μr2,I为转动惯量，μ是转动的折合质量，μ=m1m2/(m1+m2)。由式（6-13）知，转动能级也是不连续的，转动惯量愈大，能级间隔愈小。不同的J值对应着不同的转动能级。对于每一个了值，由于转动角动量在空间的取向也是量子化的，它在空间可以有(2J+1)个不同的取向方位，代表(2J+1)个不同的转动量子态，因此转动能级是简并的，其简并度gr=2J+1。
四、振动能级
量子力学给出的单维简谐振子的振动能∈v为∈v = (u + 1/2)hv (6-14)式中u为振动量子数，其值只能取0，1，2，…等整数，v为简谐振动的频率。上式表明，振动能级也是不连续的，振动频率愈小；能级间隔愈小。当u=0时，∈v = 1/2hv，此为振动能级的零点能。振动能级是非简并的，即gv=1。
五、电子运动能级和核运动能级
对于分子中的电子能级，没有统一的公式，必须根据各别分子的光谱实验结果进行具 体分析。大多数分子的电子能级间隔很大，从基态到第一激发态，△∈e≈400kJ.mol-1，所以除非在很高的温度，一般情况下电子总是处于基态。但有少数分子，即使在常温下，也有激发态电子，如NO分子。
原子核的能级间隔更大，因此在一般的物理和化学过程中，原子核总是处于基态而没有变化。量子力学研究表明，非热运动也是量子化的。用?表示电子运动能级，∈e表示核运动的能级，它们均可近似当作独立的运动形式。
上述讨论结果表，各种运动能级间隔的大小次序为：△∈n＞△∈e＞△∈v＞△∈r＞△∈t。
六、分子能级
根据前面的讨论，一个分子的能量或能级可以近似地认为是各种运动形式的能量的简单加和：∈= ∈t + ∈r + ∈v + ∈e + ∈n (6-15)
分子能级的简并度g则应为各种运动形式能级的简并度之积，即g = gt gr gv ge gn
分子内部运动有哪三种~
平动，转动，振动
#都储戴# 分子的特点并举例 -
(19163863008)： 你理解分子、原子、单质的定义就明白了. 原子:组成单质和化合物分子的最小的粒子.也是元素的最小物质单位.各种元素的原子具有不同的结构和平均质量.在化学反应中不能再分为更小的粒子.原子实际上是由更微小的粒子(电子、中子、质子等)组成.
#都储戴# 分子的能级是个什么概念,我不是物理专业的,谁能解释一下,谢谢
(19163863008)： 分子内部各种运动状态所形成的能级结构.分子内部的运动有电子运动、分子振动和分子转动,它们的能量都是量子化的,故可形成电子能级、振动能级和转动能级.分子的电子能级为10电子伏特(eV)量级,与原子的能级差不多;分子的振动能级大约是电子能级的倍,分子的转动能级大约是电子能级的m/M倍,其中m是电子的质量,M是典型分子的质量.由于典型分子的质量比电子质量要大数千倍至万倍,从而分子振动能级为0.1电子伏特(eV),转动能级为0.001eV,因此分子的能级比原子的能级复杂,由此决定分子比原子具有丰富得多的光谱.
#都储戴# 高中化学选修3知识点全部归纳(物质的结构与性质) -
(19163863008)： 第一章 原子结构与性质.一、认识原子核外电子运动状态,了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义.1.电子云:用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近,电子出现的机会大,电...
#都储戴# 四大光谱介绍 -
(19163863008)： ⑴光具有波粒二象性 E=hν=hc/λ,λ=c/ν,V=1/ λ .熟悉波长λ、频率ν、波数 、能量E的概念、单位及相互关系.⑵熟悉电磁波谱图,包括紫外光区、红外光区的划分.⑶了解分子总的能量E的组成,它包括E平动能,电子运动能E电、分子振动能量...
#都储戴# 物体的运动状态
(19163863008)： 同时动是不可能的……你们如果抛开了物体的本质来讨论这个问题……即使答案是对的……分析过程也不符合物理实际……实际是:任何物体都是由基本粒子组成的!原子或者分子间是有间隙的,假设这个物体是处于失重状态,你从一头推该物...
#都储戴# 激光是怎么产生的?光子,电子,分子,离子,原子,粒子的概念是什么? - 作业帮
(19163863008)：[答案] 激光(Laser),它指通过受激辐射放大和必要的反馈,产生准直、单色、相干的光束的过程及仪器.而基本上,产生激光... ＂增益介质＂(gain medium)以及＂激发来源＂(pumping source)这三个要素. 原理 原子的运动状态可以分为不同的能...
#都储戴# 已经发现的物质的状态有几种? -
(19163863008)： 有汽态 ,液态 ,固态 等离子态,费米子凝聚态,玻色-爱因斯坦凝聚态人类生存的世界,是一个物质的世界.过去,人们只知道物质有三态,即气态、液态和固态.20世纪中期,科学家确认物质有第四态,即等离子体态(plasma).1995年,...
#都储戴# 生物化学是怎么样的一个学科?
(19163863008)： 生物化学是研究生命物质的化学组成结构,及生命过程中各种化学变化的生物学分支... 蛋白质分子内部的运动性是它们执行各种功能的重要基础. 80年代初出现的蛋白质工...
#都储戴# 一个物体温度降低时,它的分子运动是什么,内能是什么 -
(19163863008)： B;一切物体都具有内能.0℃的物体也有内能.故C错误; D、影响内能大小的因素是质量、物体吸收热量内能一定增加.故B错误、内能是物体内部所有分子动能和分子势能的总和; C、温度和状态,1kg水和1g水的质量不同A、同一物体温度降低时,它的内部分子运动变缓慢,所以内能就减少.故A正确
