Experimenteller Wert der Vibrations Frequenz von F2?
Für F2 habe ich folgendes gefunden:
https://cccbdb.nist.gov/expvibs2x.asp#2007Iri:389
Doch wo sehe ich denn jetzt zu welchem Energie Level diese Wellenzahl gehört? Immerhin gilt ja allgemein für die Schwingungsenergieniveaus:
(für diese Abb. ist v = n; Original währe in der Formel nämlich "nu" und "vee" und die Symbole sind schei*e zu unterscheiden)
Auf der Seite finde ich jetzt nirgends stehen bei welcher Temperatur das durchgeführt wurde oder verstehe ich da was falsch?
Mit dem Wert 893,9/cm für F2 lässt sich doch nichts anfangen, ohne zu Wissen zu welcher Energie diese Frequenz gehört, immerhin kann ich ja allgemein nur für EM-Wellen über Plank Konstante und C mithilfe der Frequenz eine Energie berechnen aber hier geht es ja um die Molekülschwingung und solange ich nicht weiss bei welcher Energie diese Frequenz gemessen wurde, sagt mir das doch nichts über die Natur von F2 aus (?)
2 Antworten
Fundamental ist die experimentelle Schwingungsfrequenz, also die Energie die man braucht, um das Molekül vom Grundzustand v=0 zu v=1 zu bringen.
Harmonic ist die Schwingungsfrequenz, die ich aus der Krümmung des Potentialtopfes am Minimum ergibt ω=√(k/µ) und ist nicht experimentell beobachtbar.
Bei einem echt harmonischen Oszillator müßten die beiden natürlich gleich sein, aber das darfst du von einem realen Molekül nicht erwarten, besonders einem mit einer so lächerlich schwachen Bindung wie F₂ (160 kJ/mol).
Die Energien sind wie bei den Spektroskopikern üblich in cm¯¹ angegeben, das ist einfach eine Energieeinheit: 1 kJ/mol = 83.6 cm¯¹ bzw. 1 eV = 8066 cm¯¹.
Die Frequenz einer Molekülschwingung ist natürlich immer gleich der Frequenz des Lichts, mit dem genau diese Schwingung angeregt wird.
Aber Molküle können (ohne permanente Anregung von außen) nur in ihren Eigenfrequenzen schwingen, das H₂-Molekül z.B. bei 132 THz und näherungsweise seinen ganzzahligen Vielfachen. Deshalb kannst Du den Grundzustand auch nur mit Photonen von 132 THz anregen. Anregungen vom Grundzustand in höhere angeregte Zustände sind für harmnische Oszillatoren verboten, können aber trotzdem mit geringer Intensität gemessen werden, weil ja alle realen Schwingungen zumindest ein bißchen anharmonisch sind.
Keine Ahnung, was F2 ist, aber beim harmonischen Oszillator haben die Energie-Niveaus alle denselben Abstand ΔE=hν. Und der Grundzustand ist die Hälfte davon.
Die angegeben Wellenzahlen kannst Du in Energien/Frequenzen/Wellenlängen umrechnen.
F2 ist Difluorid (F--F). Die angegebene Wellenzahl kann ich eben doch nicht in Energie umrechnen, E = h*c*v (hier ist v die Wellenzahl, nicht die Frequenz, sonst würde natürlich E = hv gelten) gilt nur für Elektromagnetische Wellen, hier geht es aber um eine Molekülschwingung. Mit der Formel der Molekülschwingung wie oben gegeben kann ich zwar die Frequenz von F2 einsetzten, aber ohne gegebenes n komme ich nicht auf die Energie.
Ich meinte, ich kann die Molekülschwingungsfrequenz nicht in E = hv einsetzen, sondern bloß in $$\epsilon_n$$, doch dann kann ich ohne n immer noch nicht die richtige Energie berechnen ohne zu wissen bei welcher Temperatur dieser experimentelle Wert ermittelt wurde.
Überhaupt frage ich mich, was bitte die Wellenzahl bei einem Harmonischen Oszillator sein soll. Bei EM-Wellen ist es ganz klar durch die Beziehung λv=c, also gibt mir eine Wellenzahl ganz klar die Energie wieder. Doch wie bitte kann eine Molekülschwingung eine Wellenzahl haben? 5 pro cm zum Beispiel, für licht ganz klar, es schwingt 5 mal pro cm, es breitet sich aus aber bei einer Molekülschwingung??
Die Spektroskopen arbeiten immer schon mit cm^-1 oder Kayser.
Lässt sich auch alles problemlos ineinander umrechnen, sogar online:
https://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/virttxtjml/cnvcalc.htm
Das finde ich irgendwie komisch, dann müsste ich ja jedes Molekül mit einem Photon der Energie x auf die gleiche Frequenz bringen können, unabhängig der Molekülmasse.