电子跃迁参数的测定

电子跃迁参数的测定目的与要求 1掌握 UV240 紫外可见光谱仪的基本操作方法。2. 明了电子跃迁的基本及积分吸收强度S，爱因斯坦吸收系数B ，振mn子强度f ；跃迁矩积分R的测定原理。fR mn3通过测定 co(NHJ6 c1Sb ，f，r 等参数，判断 co(NHJ6 ci3 的 d_d3 6 3mn f R mn3 6 3电子跃迁特性。4学会络合物Co(nh)ci的制备方法。3 63 基本原理物质分子中的电子都处于一定的运动状态，其波函数为p,其相应的能级为E，当分子中的电子吸受光能的时就要发生跃迁，从低能级Em跃迁到较高能级E ，同时其运动状态由P 变为P。其跃迁几率Pnmnmn可以根据薛定谔方程的近似处理微扰法导出：p =8 兀3|R bp /3 h2mnmn= B pmnB =8 兀3|R b/3 h2mnmn式中h为planck常数(h=6.626X10-34joS)，p为辐射密度即每cm3电磁波能量的大小，其值与光的强度成正比例。 B 称为爱因斯坦吸收系数： mn表示在单位时间，单位辐射密度中的吸收几率，r =/P UP di成 mnmn为跃迁矩积分。U为跃迁矩标符，U= Yepi e为电子电荷pi为电i子位子矢量，它反映了电子跃迁时，电荷的迁移情况。F面把B 与Lambert-Beer定律引出的克分子吸光系数联系起来。mn根据 Lambert-Beer 定律： =1 log L0 mol-icm-is-iCl I=AC=A（ l = 1） C式中是克分子吸光系数，C是克分子浓度，,是液层厚度（l=1cm）。I ，I 是入射光与透射光的强度。 A 是吸光度（即光密度）可由吸收光 0谱曲线的纵坐标读出。当一个分子吸收一个频率为v的光子时就要从辐射中移走hv的 mn mn能量。如果每ml有N,个分子，则通过样品厚度为d的辐射能量的减少将为：-di = B Phv Ndlmn mnB P 为跃迁几率； mnhv为每一跃迁吸收的能量；N为单位体积分 mn子数若以波数V表示,mn波数即波数的倒数：V =丄；mn 尢v = mn 尢 v c vNdlmn mnc为光速。将这些关系代入上式得:di二B P -hcv mn v mnI是每秒钟通过1cn2截面积的光能，等于光速c与辐射密度的乘积:代如上式则一 di = B Ihv Ndlmn mn以mol/1的浓度表示C时N,C= X1000N(N=6.023X1023)即 n匸匹1000代如上式则-di = B Ihv 4Cdlmn mn 1000-di = B 竺mnNCdlI mn 1000In Zo=bhmnN ciI mn 1000=BJ BmndV吟 Bmn Clhv N1mnmn 2303Bmn2303 ehV N vmn=2303Nh V mn在所实验的一定波数区间，可以把平均波数看成是谱带峰值所对应的波数，因此有Vmn 二 V maxJ B d- - 2303 Je -d-mnvNhmaxBmn A V =2303 卜 vdvNhVmax（AV为实验波数区间的差额）2303NhV_AVmaxS J dvVB mn-dv戶Vdv 二 1.51 x I。6 - A-max（S 称为积分吸收强度）S Bmn - 1.51 X 106 vA-max关于振子强度f的计算：振子强度是实验的积分强度与理想的谐振子的积分吸收强度的比值，即：8 vdv 1二 2.31 x 1084.33x10-9S2.31 x 108实二 4.33x 10-9代vdv 二由量子力学计算可得：L vdv1 廟理实验发现：f1 电子是允许跃迁f 1电子是禁阻跃迁8 v在 104 105电子是允许跃迁8 V 104电子是禁阻跃迁根据以上实验的数据，如果获得 S,B , f,R 等，可以进一步研究 mn mn分子的结构及其反应性能。三 实验步骤1 制备 Co( NH 3)6Cl 3溶解 6 克 NH4Cl 于 10 蒸馏水中 ，加热至沸，加入 8 克研细的CoCl2 6HO，趁热加入0.5克经活化的活性炭，以水冷却，加入20ml浓氨水，冷却至10C以下，逐滴加入3ml的H2O2，搅拌，在水浴上加热至60C,并维持在50C60C之间达20分钟，趁热过滤(用10ml蒸馏水淋 洗)，在滤液中慢慢加入5ml浓HC1,即有大量橘黄色晶体析出，冷却过 滤抽干，于105 C烘干。2. 配置浓度为8 X 10-3 mol/L的Co(NH3)6Cl3溶液在分析天平上准确称量0.1069克Co(NH3)6Cl3，用50 ml容量瓶配置 准确刻度，即为 8X10-3mol/L 的待测溶液。3. 用紫外可见光谱仪测量Co(NH3)6Cl3的跃迁吸收光谱曲线。