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¿Las moléculas cambian de forma cuando se excitan vibrativamente?

En la mecánica cuántica, nos enteramos de la clásica imagen de una vibración de excitación está mal. Los átomos se 'vibrar' sólo si la molécula se encuentra en una superposición coherente de dos estados de vibración, y se va a encontrar en un estado estacionario una vez que esta coherencia se rompe.

Digamos que tengo una de monóxido de carbono en el vacío, y me excite es de v = 0 v = 1. Con el fin de describir la distribución de los electrones de la molécula, yo esperaría que la distribución de los electrones a ser dada por la suma de los electrones de las distribuciones para el CO en cada uno de los bonos de la distancia, ponderado por la nuclear de la función de onda.

Así que... Un emocionado CO en el vacío sería similar a un estacionario de la molécula de C-o-o, donde el poco o indican que la densidad de electrones es menor que el de una regular de oxígeno. Es esta la interpretación correcta?

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ghostly606 Puntos 6

Sí que cambiar la "forma". Un diatómico sólo en el sentido de que la fianza se extiende y los contratos, pero para un triatomic o poliatómicos molécula hay bonos se estira y se dobla. El número de diferentes maneras en las que estas vibraciones cambiar el 'estática' forma de una molécula, como pueden ser medidos por difracción de rayos x, depende de la simetría y esto es descrito por el grupo de puntos. Sólo ciertas combinaciones de los bonos que se estira y se dobla están permitidos y son los llamados "modos normales'.

Algunos otros puntos.

Una molécula vibra, incluso cuando se tiene la energía de punto cero, es decir, cuando se $v=0$; por el principio de Heisenberg esto debe suceder. Si fuera estacionaria, entonces habría energía infinita porque su posición está determinada con exactitud. La densidad de electrones, si se mide lo que sería un promedio de que en el punto cero de energía. Los cálculos de este hecho en el cero de energía potencial, por lo tanto sería un poco diferente. Un poco porque el vínculo de la extensión es sólo un pequeño porcentaje de los bonos de la longitud de esta energía, y también el más nuclear de la función de onda de la densidad se encuentra en el mínimo de energía.

Asumimos que la de Born-Oppenheimer condición se aplica, brevemente de que los electrones de ser mucho más ligero que los núcleos instantáneamente ajustar a la lentitud de la nuclear, el movimiento de una molécula vibra. Esto nos permite sacar el potencial de perfil de consumo de energía, por ejemplo una Armónica o potencial de Morse. Cuando sacamos el familiar wavefunctions para vibratoria de movimiento estos son los nucleares wavefunctions en cada energía, y se fija soluciones de la ecuación de Schroedinger y podemos interpretar estos en el sentido de que la molécula tiene una probabilidad de estar en cada posición dada por el cuadrado de la función de onda.

En un largo tiempo espectroscópicas experimento (por ejemplo, utilizando un espectrofotómetro) sólo el espectro se mide, es decir, la energía de las brechas entre los niveles.

En experimentos con un pulso de láser de femtosegundo$^*$ es posible excitar varios vibracional wavefunctions de forma casi instantánea, es decir, en un tiempo menor de un período de vibración, en este caso un 'wavepacket'$^{**}$ es producido y este 'partícula' se mueve a la izquierda y a la derecha dentro de la potencial. Este movimiento ha sido observado por el uso de un segundo láser de femtosegundo pulso, como una sonda. A medida que las energías de los niveles de vibración no son todos de la misma el wavepacket, que comienza en la primera fase, va a estar fuera de fase "en la fase" de nuevo y así va en repetidas ocasiones recurrentes hasta que se altera, por ejemplo por una colisión con otra molécula. (En estos resuelta en el tiempo de los experimentos de Fourier de la transformación de los datos da el espectro.)

$^*$ Como un femtosegundo pulso es corto, tiene un amplio espectro de ancho y por lo tanto puede excitar varios niveles de energía.

$^{**}$ Un wavepacket es la suma directa de la vibración de wavefunctions multiplicado por un tiempo dependiente término relacionado con las frecuencias de vibración. Así, el wavepacket evoluciona en el tiempo. El wavepacket se repite a intervalos de tiempo regulares debido al tiempo dependiente de los términos de entrada en la fase en que se encontraban en el tiempo cero. Esta es una propiedad de un conjunto de osciladores; los niños en los columpios mostraría el mismo efecto.

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