Die Infrarot-Spektren Problem

Die Infrarot- Spektren Problem (und Quantenhypothese )

Hintergrund und heutliche Erklärung

Der Wasserstoff und andere Gase Spektrum , als Folge der elektrischen Entladung in verdünnten Gasen erhalten , wurden vor dem Vormarsch der quantenmechanischen Theorie untersucht. Da das Wasserstoffatom hat nur eine Hüllenelektron umgibt einen Kern , bestehend aus einem Proton, hat eine besonders einfache Spektrums.

Die Wasserstoff -Spektren Interpretation galt als einer der frühesten Erfolg der Quantenmechanik (QM) .
Es ist nicht der Fall , ins Detail der ersten Bohr Theorie oder in weiter fortgeschrittenen Quantentheorie zu diesem Thema geben .
Für die gegenwärtige Diskussion ist es wichtig, die Existenz einer Reihe von experimentell beobachteten Spektrallinien in verschiedenen Regionen von elektromagnetischen Spektrums , und die Überzeugung , dass die tatsächlichen quantenmechanischen der Lage, sie in einer konsistenten Art und Weise zu erklären, ist zu erinnern.

Name

WavelengthRange

Expression Series

Lyman

Ultraviolet

 Infrared01
Balmer

Nahe UV & Visible

 infrared02
Paschen

Infrarot

 Infrared03
Brackett

Infrarot

 infrared04
Pfund

Infrarot

 infrared05
In allen Quantentheorien wird ein Infrarot- Linie des Wasserstoffs als Ergebnis eines Elektrons Quantensprung zwischen zwei Zuständen entsprechend einem angeregten und Grundzustand erzeugt . In mehr einfachere und intuitive Worten, ein IR- Photon als Beispiel , wird als Ergebnis der Elektronen Sprung zwischen zwei nahen Umlaufbahnen bei Bohr -Theorie ( Abb. 1) , oder im Fall von zwei in der Nähe Orbitalenergie im Falle der modernen Quantentheorie produziert.
infrared06
Figura 1 . Wasserstoffatom Anregung durch eine IR- Photonen
Ein IR- Photon ist nicht in der Lage ( nicht genügend Energie) Ionisation erzeugen , oder das gesamte Atom Wasserstoff zu bewegen. Wie allgemein bekannt ist das Proton ist ca. . 2K mal schwerer als Elektronen so , aus einem gesunden Menschenverstand Interpretation , auch das Photon den Kern zu klopfen, wird die Bewegung eines Wasserstoffatoms in tatsächlichen Quantentheorie ausgeschlossen .
Aber es scheint, dass unsere Theoretiker kurzen Köpfen haben und wahrscheinlich in ihrer Fantasie , sind verschiedenen Kapiteln des gleichen Quantentheorie verschiedene Theorien .
Wenn jemand lesen Sie die tatsächlichen quantenmechanischen Interpretation Molekül IR-Spektrum bleibt erstaunt, als die Folgen der Einwirkung eines IR Photonen , die auf einem Molekül .
Infrarot- oder IR , ist eine Art von Spektroskopie Schwingungsspektroskopie , bei denen die molekulare Schwingungen werden analysiert. Um vollständig zu verstehen IR-Spektroskopie , müssen Sie zuerst verstehen, die Prinzipien der einfachen harmonischen Bewegung aus der klassischen Mechanik .

Eine einfache harmonischen Oszillators wird durch zwei Kugeln oder Massen , mit einer Feder verbunden ist. Einmal in Bewegung gesetzt , wird die Kugel oszilliert oder schwingt hin und her an der Feder , bei einer bestimmten Frequenz in Abhängigkeit von der Masse der Kugeln und die Steifigkeit der Feder. Eine Kugel mit einer kleinen Masse ist leichter und leichter zu bewegen als eine mit einer großen Masse . Daher kleinere Massen mit einer höheren Frequenz als die größeren Massen schwingen. Eine sehr steife Feder , ist schwer zu verformen und schnell wieder zu seiner ursprünglichen Form , wenn die Verformung Kraft entfernt . Auf der anderen Seite wird eine schwache Feder leicht verformt und dauert viel länger, bis es die Form zurückzukehren. Daher wird eine steifere Feder mit einer höheren Frequenz als eine schwache schwingen. Eine chemische Bindung zwischen zwei Atomen können als einfache harmonische Oszillator gedacht werden . Die Bindung ist die Feder , und die zwei Atome oder Gruppen von Atomen, durch das Band verbunden sind die Massen . Jedes Atom hat eine andere Masse und Einzel-, Doppel -und Dreibettzimmer haben alle unterschiedliche Steifigkeiten und daher jede Kombination von Atomen und Bindungen hat seine eigenen charakteristischen harmonischen Frequenz .
Nach dem tatsächlichen Quantenhypothese besteht ein Hintergrund oszillierende Bewegung aller Atome in einem Molekül , wenn dieses Molekül bei einer Temperatur größer als 0K . Wenn eine schwingende Molekül IR-Licht ausgesetzt wird, wird es die Frequenzen in dem Licht, das genau den Frequenzen der Oszillatoren unterschiedlicher Harmonischer aus denen sich dieses Molekül absorbieren. Wenn dieses Licht absorbiert , werden die kleinen Oszillatoren im Molekül weiterhin mit der gleichen Frequenz schwingen , aber da sie die Energie des absorbierten Lichts haben , so werden größere Schwingungsamplitude haben . Dies bedeutet, dass die " Federn " weiter dehnen als zuvor wurde das Licht absorbiert. Das verbleibende Licht, das nicht von einem der Oszillatoren in dem Molekül absorbiert wird, durch die Probe übertragen wird.

Als Ergebnis der IR Photonen wirkt über ein Molekül die folgenden Bewegungen für ein Atom oder eine Gruppe von Atomen ist möglich :
• symmetrische Dehnung
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• antisymmetrisch Stretching
infrared08
• scissoring
infrared09
• rocking

• wedeln

• Verdrehen

Warum die eigentliche Erklärung ist absurd .....

Es ist in einem ersten Schritt , um die Auswirkungen von ganz gleich Infrarot- Photonen- Energie, die in der oben dargestellten Fällen notwendig bewerten .
Bei Wasserstoffatom der IR Photonen erzeugt nur einen Flip von Elektron von einer Bahn (oder Orbital ) in einen anderen Orbit (oder Orbital ) , wie in Abb. . 1 . Die IR-Strahlung ist nicht stark genug, um das gesamte Atom bewegen und in der Tat alle Quantenmechanik Theorien zugeben, die Unbeweglichkeit der Kern während Elektronen springen . Wenn der IR- Photonen direkt getroffen die Wasserstoffkern kein genügend Energie, um eine makroskopische Wirkung.
Aber was ist im Falle der IR -Spektren Molekül ist passiert?
Ganz die gleichen IR Energien produzieren eine unvorstellbare Ergebnis. Eine ganze Atom (Elektronen und Kern ) oder ganze Gruppen von Atomen führen unterschiedliche Arten von Bewegungen von Dehnung zu verdrehen .
Es ist möglich, diese als reale Atom oder eine Gruppe von Atomen Veränderung der Lage zu akzeptieren?
Wenn wir den Anteil zu halten und übersetzen die Phänomene in der realen Welt ist es ähnlich wie mit der Aussage , dass eine Fliege ein Auto klopfen und das Auto ist gezwungen, die Straße zu verlassen .
Wenn eine Korrelation zwischen Wirkungen von IR-und Röntgenphotonen wird , werden andere lästige Probleme im Rahmen der quantenmechanischen suchen .
Röntgenstrahlen- Photonen in der Lage ist , Elektronen von einem Material zu befreien. Warum X -ray ist nicht in der Lage , eine ganze Kern befreien ? Warum ein IR Photonenstrahlung in der Lage ist , ein Atom zu bewegen, aber nicht in der Lage , um ein Elektron aus einem Material befreien ?
Wenn ein IR- Photonen in der Lage ist , ein Atom zu bewegen , ist festzustellen , wie ein Röntgen-oder Gammastrahlen , mit einer größeren Energie, sollte eine ganze Kern auszustoßen .
Auf der anderen Seite , hat jemand fragt, wie es für ein Atom (mit seinen Schichten von Elektronen ) zu springen, in einem einzigen Schritt " von einer Position in eine andere Position möglich? Für eine einfache Elektron, wenn ein Sprung zwischen zwei Schichten kann es machen . . zugelassen , nach quantenmechanischen , dem einzigen Schritt Bewegung oder Cuanta Aktionsprogramm für ein ganzes Atom es ist ganz unmöglich, einen einzigen Schritt Prozess haben bis heute gibt es keine wissenschaftlichen Texte, die im Detail zu behandeln dieses Thema - Quanten- Atom jump - so die Quanten- Theoretiker können ihre Phantasie benutzen , um diese Lücke zu füllen.
In vorgeschlagene Theorie wie bereits hervorgehoben die Quantenhypothese ist ausgeschlossen. In der gleichen Zeit gibt es eine Korrelation zwischen der Energie der einfallenden Photonen und die beobachteten Effekte und die Spektren braucht eine neue Interpretation.

The Infrared spectra problem (and quantum hypothesis)

Background and actual explanation

The hydrogen and other gases spectrum, obtained as result of electric discharge in rarefied gases, were studied before the advance of quantum mechanic theory. Since the hydrogen atom has only one orbital electron surrounding a nucleus consisting of a single proton, it has a particularly simple spectrum.
The Hydrogen spectra interpretation was considered one of earliest success of Quantum mechanics (QM).
It is not the case to enter into detail of initial Bohr theory or in further advanced quantum theory related to this subject.
For the present discussion it is important to remind the existence of some experimentally observed series of spectrum lines in different region of electromagnetic spectrum, and the conviction that actual quantum mechanic is able to explain them in a consistent way.

Name	WavelengthRange	Series Expression
Lyman	Ultraviolet
Balmer	Near UV & Visible
Paschen	Infrared
Brackett	Infrared
Pfund	Infrared

In all quantum theories, an infrared hydrogen line is produced as result of an electron quantum jump between two states corresponding to an excited and ground state. In more simpler and intuitive words, an IR photon as example, is produced as result of electron jump between two close orbits in case of Bohr theory (fig. 1), or in case of two close orbital energy in case of modern quantum theory.

Figura 1. Hydrogen atom excitation by an IR photon
An IR photon is not able (does not have enough energy) to produce ionization, or to move the entire atom of hydrogen. As is well known the proton is approx. 2K times heavier then electron so, from a common sense interpretation, even the photon will knock the nucleus, the movement of a hydrogen atom is ruled out in actual quantum theory.
But it seems that our theoreticians have short minds and probably in their imaginations, different chapters of the same quantum theory are different theories.
If someone read the actual quantum mechanic interpretation of molecule IR spectrum remains astonished when the consequences of the action of an IR photon acting on a molecule.
Infrared, or IR, spectroscopy is one type of vibrational spectroscopy, where molecular vibrations are analyzed. To fully understand IR spectroscopy, you must first understand the principles of simple harmonic motion from classical mechanic.

A simple harmonic oscillator is formed by two spheres, or masses, connected with a spring. Once set into motion, the sphere will oscillate, or vibrate back and forth on the spring, at a certain frequency depending on the masses of the spheres and the stiffness of the spring. A sphere with a small mass is lighter and easier to move around than one with a large mass. Therefore, smaller masses oscillate at a higher frequency than larger masses. A very stiff spring, is hard to deform and quickly returns to it's original shape when the deforming force is removed. On the other hand, a weak spring is easily deformed and takes much longer to return to it's shape. Therefore, a stiffer spring will oscillate at a higher frequency than a weak one. A chemical bond between two atoms can be thought of as a simple harmonic oscillator. The bond is the spring, and the two atoms, or groups of atoms, connected by the bond are the masses. Every atom has a different mass, and single, double and triple all have different stiffnesses, and therefore each combination of atoms and bonds has its own characteristic harmonic frequency.
According to actual quantum hypothesis, there is a background oscillatory motion of all atoms in a molecule when this molecule is at a temperature greater then 0K. If a vibrating molecule is exposed to IR light, it will absorb those frequencies in the light which exactly match the frequencies of the different harmonic oscillators that make up that molecule. When this light is absorbed, the little oscillators in the molecule will continue to vibrate at the same frequency, but since they have absorbed the energy of the light, they will have larger amplitude of vibration. This means that the "springs" will stretch further than before the light was absorbed. The remaining light which was not absorbed by any of the oscillators in the molecule is transmitted through the sample.

As result of IR photon acting over a molecule the following motions for an atom or a group of atoms is possible:
• symmetrical stretching

• antisymmetrical stretching

• scissoring

• rocking

• wagging

• twisting

Why the actual explanation is absurd…..

It is necessary in a first step to evaluate the effects of quite equal infrared photon energy in the up presented cases.
In case of hydrogen atom the IR photon produces only a flip of electron from an orbit (or orbital) to another orbit (or orbital) as in fig. 1. The IR radiation is not strong enough to move the entire atom and in fact all quantum mechanics theories admit the immobility of nucleus during electron jump. If the IR photon hit directly the hydrogen nucleus, there is no enough energy to have a macroscopic effect.
But what’s happened in case of IR molecule spectra?
Quite the same IR energies produce an unimaginable result. An entire atom (electrons and nucleus), or an entire groups of atoms execute different kinds of movements from stretching to twisting.
It is possible to accept as real this atom or group of atoms change of position?
If we keep the proportion and translate the phenomena to the real world it is similar to saying that a fly knock a car and the car is forced to leave the road.
If a correlation between effects of IR and X-ray photons is made, other vexatious problems appear looking in the frame of quantum mechanics.
An X-ray photon is able to liberate electrons from a material. Why X-ray is not able to liberate an entire nucleus? Why a IR energy photon is able to move an atom but is not able to liberate an electron from a material?
If an IR photon is able to move an atom, it should be observed how an X-ray or gamma ray, with a greater energy, should expel an entire nucleus.
On the other hand, does anyone asks how is possible for an atom (with its layers of electrons)  jump ,,in a single step" from one position to another position? For a simple electron, when make a jump between two layers it can be admitted, according to quantum mechanic, the single step movement or cuanta of action. For an entire atom it is quite impossible to have a single step process. Up to date, there are no scientific texts which treat in detail this subject – quantum atomic jump – so the quantum theoreticians can use their imagination in order to fill this void.
In proposed theory as was already highlighted the quantum hypothesis is ruled out. In the same time there is a correlation between energy of incident photons and the observed effects and the spectra needs a new interpretation.