Ключевое различие между ферми-резонансом и обертонами в ИК-спектрах заключается в том, что ферми-резонанс - это смещение энергий и интенсивностей полос поглощения в ИК-спектрах или спектрах комбинационного рассеяния, тогда как обертоны в ИК-спектрах - это спектральные полосы, возникающие в колебательный спектр при переходе молекулы из основного состояния во второе возбужденное состояние.
ИК-спектры или ИК-спектр являются результатом ИК-спектроскопии, где для анализа образца используется ИК-излучение. Здесь мы можем наблюдать взаимодействие вещества с ИК-излучением. Мы можем получить ИК-спектры с помощью абсорбционной спектроскопии. ИК-спектроскопия используется для идентификации и анализа химических веществ в данном образце. Этот образец может быть твердым, жидким или газообразным. Инфракрасный спектрофотометр - это инструмент, который мы используем для этого процесса. ИК-спектр представляет собой график, отображающий поглощение света образцом по оси ординат и длину волны или частоту ИК-излучения по оси абсцисс. Единицей измерения частоты, которую мы здесь используем, являются обратные сантиметры (на сантиметр или см-1). Если мы используем длину волны вместо частоты, то единицей измерения будут микрометры.
Что такое резонанс Ферми?
Резонанс Ферми - это сдвиг энергий и интенсивностей полос адсорбции в ИК-спектре или спектре комбинационного рассеяния. Это резонансное состояние создается в результате квантово-механического смешивания волновых функций. Это понятие было введено итальянским физиком Энрико Ферми, в честь которого назван этот резонанс.
Если имеет место ферми-резонанс, должны быть выполнены два условия: (1) преобразование двух мод колебаний молекулы по одному и тому же неприводимому представлению в молекулярной точечной группе (имеется в виду, что симметрия два колебания должны быть похожими) (2) переходы имеют одинаковые энергии случайно.
Рисунок 1: Идеальный вид нормальной моды и обертона до и после возникновения резонанса Ферми
Чаще всего, если фундаментальные и обертонные возбуждения практически совпадают по энергии с ферми-резонансом, между фундаментальными и обертонными возбуждениями возникает резонанс Ферми. Более того, резонанс Ферми оказывает на спектр два основных влияния:
- Переход из высокоэнергетического режима в более высокоэнергетический и переход из низкоэнергетического режима в более низкоэнергетический
- Увеличение интенсивности более слабой моды, в то время как более интенсивная полоса имеет тенденцию к уменьшению интенсивности
Что такое обертоны в ИК-спектрах?
Овертон в ИК-спектре – спектральная полоса, существующая в колебательном спектре молекулы при переходе этой молекулы из основного состояния во второе возбужденное состояние. Другими словами, происходит переход молекулы от v=0 к v=2, где v - колебательное квантовое число. Мы можем получить v, решив уравнение Шрёдингера для этой конкретной молекулы.
Рисунок 02: Уравнение Шрёдингера
Вообще, при изучении колебательных спектров молекул колебания химических связей можно аппроксимировать простыми гармоническими осцилляторами. Следовательно, нам нужен квадратичный потенциал, который будет использоваться в уравнении Шрёдингера для решения собственных значений колебательной энергии. Обычно эти энергетические состояния квантуются и имеют только дискретные значения энергии. Если мы пропускаем электромагнитное излучение через образец, молекулы имеют тенденцию поглощать энергию ЭМИ и изменять колебательное энергетическое состояние молекулы.
В чем разница между резонансом Ферми и обертонами в ИК-спектрах?
Ключевое различие между резонансом Ферми и обертонами в ИК-спектрах заключается в том, что резонанс Ферми представляет собой сдвиг энергий и интенсивностей полос поглощения в ИК-спектрах или спектрах комбинационного рассеяния, тогда как обертоны в ИК-спектрах представляют собой спектральные полосы, возникающие в колебательный спектр при переходе молекулы из основного состояния во второе возбужденное состояние.
В следующей таблице приведены различия между резонансом Ферми и обертонами в ИК-спектрах.
Резюме – Резонанс Ферми и обертоны в ИК-спектрах
Ключевое различие между резонансом Ферми и обертонами в ИК-спектрах заключается в том, что ферми-резонанс - это смещение энергий и интенсивностей полос поглощения в ИК-спектрах или спектрах комбинационного рассеяния, тогда как обертоны в ИК-спектрах - это спектральные полосы, возникающие в колебательный спектр при переходе молекулы из основного состояния во второе возбужденное состояние.
