Spectrele de infrarosu si ipoteza cuantica

Problema Spectrele în infraroșu ( și ipoteza cuantică )

Context și explicație reală

Hidrogen și alte gaze spectrului , obținută ca urmare a descărcării electrice în gazele rarefiate , au fost studiate înainteavans a teoriei cuantice mecanic . Deoareceatomul de hidrogen are un singur electron orbital înconjoară un nucleu format dintr-un singur proton , are un spectru deosebit de simplu .
Interpretarea spectrelor de hidrogen a fost considerat unul dintre cele mai vechi succes a mecanicii cuantice ( QM ) .
Acesta nu este cazul de a intra în detaliu a teoriei inițiale Bohr sau în continuare teoria cuantică avansate legate de acest subiect .
Pentru discuția de față , este important să reamintim existența unor serii observat experimental de linii de spectru în altă regiune a spectrului electromagnetic , precum și convingerea că mecanicul real cuantică este capabil să le explice într -un mod consistent .

nume

WavelengthRange

Exprimarea serie

Lyman

ultraviolet

 Infrared01
Balmer

Aproape UV & Vizibil

 infrared02
Paschen

infraroșu

 Infrared03
Brackett

infraroșu

 infrared04
Pfund

infraroșu

 infrared05
În toate teoriile cuantice , o linie de hidrogen infraroșu este produs ca urmare a unui electron salt cuantic între două state , reprezentând o stare excitată și sol . În mai multe cuvinte simple și intuitive , un foton IR ca de exemplu , se produce ca urmare a sari de electroni între două orbite apropiate în caz de Bohr teoriei ( fig. 1 ) , sau în cazul în care două strânsă energie orbitale în cazul teoriei cuantice moderne .
infrared06
Figura 1 . Hidrogen atom excitație de un foton IR
Un foton IR nu este capabil ( nu are suficientă energie ) pentru a produce ionizare , sau pentru a mutaîntregul atom de hidrogen . După cum este bine cunoscutproton este de aprox . 2K ori mai grea atunci electron , astfel , la o interpretare de bun simț , chiar fotonul va bate nucleul , mișcarea unui atom de hidrogen este exclus în teorie cuantică efectivă .
Dar se pare că teoreticienii noastre au mintea scurte și , probabil, în imaginația lor , diferite capitole ale aceleiași teoriei cuantice sunt diferite teorii .
Dacă cineva a citit real cuantumul interpretarea mecanic de molecule spectrul IR rămâne uimit atunci când consecințele acțiunii unui foton IR care acționează pe o molecula .
Infraroșu , sau IR , spectroscopie este un tip de spectroscopie vibrațională , în cazul în care vibrațiile moleculare sunt analizate . Pentru a înțelege pe deplin spectroscopie IR , trebuie să înțelegem mai întâi principiile de mișcare armonică simplă de mecanic clasic .

Un oscilator simplu armonic este format din două sfere , sau mase , în legătură cu un arc . Odată pus în mișcare , sfera va oscila , sau vibreze înainte și înapoi pe primăvară , la o anumită frecvență , în funcție de masele de sfere șirigiditate a arcului . O sferă cu o masă mică este mai ușor și mai ușor pentru a muta în jurul valorii de una cu o masă mare . Prin urmare , mase mai mici oscilează într- o frecvență mai mare decât mase mai mari . Un arc foarte rigid , este greu să deformeze și revine rapid la forma sa originală atunci când forța de deformare este eliminat . Pe de altă parte , un arc slab este ușor deformat și durează mult mai mult pentru a reveni la forma lui. Prin urmare , un arc mai rigid va oscila la o frecvență mai mare decât unul slab . O legătură chimică între doi atomi poate fi considerat ca un oscilator armonic simplu . Legătura este primavara , iar cei doi atomi sau grupuri de atomi , legate de obligatiuni sunt masele . Fiecare atom are o masă diferită , și single, duble și triple au toate diferite rigiditatea , și , prin urmare, fiecare combinație de atomi și obligațiuni are propria sa frecvență armonică caracteristică .
Potrivit ipotezei efectivă cuantic , există o mișcare oscilatorie fundalul tuturor atomilor într-o moleculă când această moleculă este la o temperatură mai mare atunci 0K . Dacă o moleculă vibratoare este expusă la lumină IR , acesta va absorbi aceste frecvențe înlumina care se potrivesc exact cu frecvența diferitelor oscilatoare armonice care alcătuiesc acea moleculă . Când această lumină este absorbită , oscilatoare mici din molecula va continua să vibreze la aceeași frecvență , dar din moment ce au absorbit energia luminii , ei vor avea amplitudine mai mare de vibrații . Acest lucru înseamnă că " izvoare " se va întinde mai mult decât înainte de lumina a fost absorbit . Lumina rămasă care nu a fost absorbit de către oricare dintre oscilatoare din molecula este transmisă prin probă .

Ca rezultat al IR foton care acționează pe o moleculă următoarele mișcări de un atom sau un grup de atomi este posibilă :
• simetric întinde
infrared07
• antisymmetrical întinde
infrared08
• scissoring
infrared09
• balansoar

• datul

• răsucire

De ce explicația reală este absurd .....

Este necesară într-o primă etapă a evalua efectele destul egală energiei fotonilor infraroșu în cazurile sus prezentate .
În cazul în care atomul de hidrogen fotonului IR produce doar un flip de electron de la o orbită ( sau orbital ) la un alt orbita ( sau orbital ), ca în fig . 1 . Radiații IR nu este suficient de puternic pentru a muta intreaga atom și , de fapt, toate teoriile cuantice recunosc imobilitatea nucleu în timpul salt de electroni . Dacăfoton IR lovit directnucleul de hidrogen , nu există nici o energie suficientă pentru a avea un efect macroscopic .
Dar ceea ce sa întâmplat în cazul spectrelor molecule IR ?
Destul de același energiile IR produce un rezultat de neimaginat . O întreagă atom ( electroni și nucleu ) , sau un întreg grup de atomi executa diferite tipuri de mișcări de stretching la torsiune .
Este posibil să se accepte ca reale acest atom sau grup de atomi de schimbare de poziție ?
Dacă păstrăm proporția și traduce fenomenele de lumea reală este similar cu a spune că o muscă bate o masina , iar masina este forțat să plece la drum .
În cazul în care o corelare între efectele IR și X-ray fotoni se face , alte probleme supărătoare apar în căutarea în cadrul mecanicii cuantice .
Un foton de raze X este capabil să elibereze electroni dintr-un material . De ce raze X nu este în măsură să elibereze un întreg nucleu ? De ce un foton de energie IR este capabil să se deplaseze un atom , dar nu este în măsură să elibereze un electron dintr-un material ?
Dacă un foton IR este capabil să se deplaseze un atom , trebuie arătat modul în care o rază cu raze X sau gamma , cu o energie mai mare , ar trebui să expulzeze un întreg nucleu .
Pe de altă parte , nimeni nu întreabă cum este posibil ca un atom ( cu straturile sale de electroni ) salt , , într -o singură etapă " de la o poziție la alta poziție ? Pentru un electron simplă , atunci când face un salt între două straturi se poate . . să fie admise , în funcție de mecanic cuantic , mișcarea singur pas sau cuanta de acțiune pentru un întreg atom este destul de imposibil de a avea un proces de o singură etapă Până în prezent, nu există texte științifice care tratează în detaliu acest subiect - atomice cuantice Jump - astfel încât teoreticienii cuantice pot folosi imaginatia pentru a umple acest gol .
În teoria propusă ca a fost deja evidențiat ipoteza cuantica este exclusă . În același timp, există o corelație între energie de fotoni incidente și efectele observate și spectrele nevoie de o nouă interpretare .

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.