Анализ спектра высокого разрешения молекулы 13C2H4 в диапазоне 2840-3300 см-1.

На современном этапе развития науки о микромире вся точная
количественная и качественная информация о молекулах, как физических
объектах, извлекается спектроскопическими методами из анализа
электромагнитных спектров молекул. Анализ колебательно-вращательных
спектров высокого разрешения позволяет определить энергетические
значения молекулы и найти спектроскопические постоянные, из которых
впоследствии могут быть определены структурные характеристики и
потенциальная функция молекулы. Имея информацию о
спектроскопических свойствах молекул, можно решать многочисленные
задачи в области физиологии, биохимии, экологии, планетологии,
астрофизики и в других областей науки.
Этилен представляет интерес в многочисленных задачах. Молекула
C2H4 представляет собой газообразное органическое соединение, которая
имеет простейшею из алкеновых химических структур типа C=C,
образованная двойной (ковалентной) связью. Этилен является важным
мономерным сырьем в химической промышленности и используется для
производства огромного количества продуктов (этиленоксида,
этилендихлорида и этилбензола). Производство этилена является
экономическим показателем в области органическо-химической
промышленности.
Другое важное положение – содержание углеводородов в
стратосфере всех планет гигантов. Среди ожидаемых продуктов, в
значительном количестве присутствует C2H4. Это соединение было
обнаружено в северной авроральной области Юпитера, наблюдаемых в
спектрах Voyager/IRiS [1]. Измерения отдельных спектральных линий
излучения на Юпитере были представлены в работе [2]. Совсем недавно
спектры излучения этилена были измерены в полюсах и на экваторе
Юпитера (NASA) [3], что делает эту молекулу идеальным кандидатом для
изучения аврорального процесса в стратосфере. Зарегистрировано
присутствие этилена на Сатурне [4], с использованием композитного
инфракрасного спектрометра (CIRS). Сообщалось также о различных
исследованиях этилена и других углеводородов на Нептуне, мини-Нептуне,
Титане и других планет-гигантов [5-7]. Также молекула C2H4 содержится в
атмосфере Земли и известна нам как загрязнитель, создаваемый лесными
пожарами, выбросами вулканов, а также дорожным движением и
растениями, которые влияют на концентрацию озона. Исходя из этого
этилен очень интересен для различных планетарных и астрофизических
приложений.
Цель работы: исследование колебательно-вращательного спектра
высокого разрешения молекулы 13C2H4 в диапазоне 2840-3300 см-1.
Реализация указанной цели включила в себя решение следующих
задач:
1) интерпретация колебательно-вращательного спектра в диапазоне
2840-3300 см-1;
2) решение обратной спектроскопической задачи и определение
спектроскопических параметров полос, расположенных в исследуемом
диапазоне.
1. Колебательно-вращательная спектроскопия молекул