Колебательно-вращательный анализ спектров высокого разрешения молекулы 12C2H2D2-тран

Одной из основных задач спектроскопии высокого разрешения является
определение фундаментальных свойств на основе анализа её тонкой
колебательно-вращательной структуры. Молекулярная спектроскопия и её
методы дают возможности извлечь из полученной экспериментальной
информации структурные постоянные, параметры силового поля, дипольные
моменты, моменты инерции, энергетическую колебательно-вращательную
структуру [1] для определения внутримолекулярной потенциальной функции
(ВМПФ) молекул. Т.е. параметры спектральных линий, определяемые из
анализа колебательно-вращательных линий, содержат информацию о
фундаментальных характеристиках молекулы (структурные постоянные,
силовое поле, дипольный момент). В последнее время большое развитие
получили полуэмпирические методы определения ВМПФ на основе
использования высокоточной спектроскопической информации не только об
основной модификации молекулы, но и ее изотопологов. Таким образом,
исследование спектров дейтерированных модификаций молекулы этилена
является важным, актуальным и своевременным.
Вышеперечисленная информация является важной при решении многих
академических и прикладных задач физики, химии, астрофизики, атмосферной
оптики и других областей науки [2-3].
Исследуемая молекула является дважды дейтерированным изотопологом
молекулы С2H4. Этилен, в свою очередь, является компонентом атмосферы
планеты Земля, который оказывает влияние на химический состав атмосферы и
глобальный климат. Несомненно, концентрацию этилена в атмосфере
необходимо контролировать. У растений этилен является растительным
гормоном, влияющим на биохимию растений и играет важную роль в химии
тропосферы и генерации озона [4-6]. С другой стороны, этилен – самое
производимое органическое соединение в мире. Он применяется в получении
пластмасс, взрывчатых веществ, и многое другое. В связи с этим он является
антропогенным органическим загрязнителем [7-8].
В настоящей работе представляется исследование колебательно-
вращательных состояний, принадлежащих колебательным состояниям (v3=v4=1,
Au), (v2=v10=1, Bu), (v9=1, Bu).
Цель настоящей научной исследовательской работы: – исследование
резонансных взаимодействий в многоатомной молекуле на примере
изотополога этилена C2H2D2-транс, основанное на высокоточных
экспериментальных данных сильно резонирующих полос ν3+ν4, ν2+ν10 и
фундаментальной полосы ν9 в диапазоне 2100 – 3300 см-1.
Реализация поставленной цели заключается в решении следующих задач:
1. исследование колебательно-вращательной структуры и резонансных
взаимодействий в состояниях (v3=v4=1, Au), (v2=v10=1, Bu) и (v9=1, Bu) молекулы
12
C2H2D2-транс;
2. решение обратной спектроскопической задачи и определение
спектроскопических параметров указанных состояний;
3. анализ абсолютных интенсивностей в полосе v9.
Основные методы исследования: выше указанные задачи были
реализованы методом комбинационных разностей и с помощью программного
обеспечения UltraEdit и Peaks Finder.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Корректное описание вращательной структуры колебательных
состояний (v2=v10=1) и (v3=v4=1) возможно только при учете
сильного резонансного взаимодействия между ними.
2. Было показано, что для воспроизведения с точностью не хуже 2%
интенсивностей изолированных линий в полосе v9 достаточно двух
параметров (∆2 , vvc) в модели контура линии.
Научная новизна.
Благодаря уникальной аппаратуре Технологического университета
Брауншвейга (Германия), удалось значительно дополнить существующую
информацию по фундаментальной полосе v9, которая ранее изучалась в 1969-м
году в работе C.Di Lauro и A. Panunzi [9].
Инфракрасные спектры высокого разрешения, зарегистрированные при
различных экспериментальных условиях в районе полос v3+v4 и v2+v10,
позволили получить новую спектроскопическую информацию о ранее
неизученных колебательно-вращательных состояниях. Информация по
спектральному диапазону, в котором локализованы полосы v3+v4 и v2+v10, а
именно 2100-2500 см-1, отсутствует в литературе.