Атомски спектри се састоје од раздвојених линија груписаних у серијама. Молекулски спектри се разликују од спектара атома од којих су изграђени. Код молекула се јавља велики број спектралних линија блиских таласних дужина, које су збијене једна уз другу. Спектралне линије су груписане у облику кратких трака – тракасти спектри.
На први поглед спектри изгледају као континуални, у облику трака који се периодично понављају, али када се посматрају помоћу спектрографа велике моћи разлагања, уочава се да се састоје од великог броја линија.
Разматрања ћемо ограничити на двоатомске молекуле.
Спектралне линије молекула настају због промене енергетског стања молекула. На изглед спектралних линија углавном утичу следећи облици енергије:
Сви ови облици енергије су квантовани.
Значи, настанак спектралних линија молекула резултат је промене енергетског стања које настаје на три начина: прелази електрона између енергетских нивоа (електронским скоковима), осцилаторним кретањем атома у молекулима и ротационим кретањем молекула.
Енергија електронског омотача:
Енергија вибрација:
– вибрациони квантни број
– сопствена фреквенција осциловања атома у молекулу
Енергија ротације:
Ј – ротациони квантни број
I – момент инерције молекула
Све то указује на сложеност молекулских спектара и на појаву веома различитих фреквенција. Све наведено указује да настаје веома сложен спектар емитованог зрачења, који се састоји од великог броја линија, које су веома блиске.
Размак између два електронска стања је реда величине 1eV, осцилаторна стања се разликују за 10-2eV, док је разлика између енергија ротационог кретања је 10-4eV (размак између суседних енергетских нивоа није сталан, већ се повећава са повећањем енергије), тако да може да се напише:
Молекули се увек налазе у једном од стационарних стања, са одређеним енергијама електрона, енергијом вибрације и енергијом ротације. Укупна енергија молекула једнака је збиру енергија ова три вида кретања (упрошћено гледано да су ова три кретања независна једно од другог):
Приликом емисије или апсорпције електромагнетног зрачења молекул прелази из једног у друго стање.
Помоћу молекулске спектралне анализе врши се идентификација једињења и мерење њихове концентрације. Од посебног значаја је практична примена молекулске спектроскопије у термодинамици, јер се помоћу ње одређују неке молекулске константе (момент инерције молекула, електронски и нуклеарни моменти…), што је важно за утврђивање топлотног капацитета, ентропије и слободне енергије гаса.
Јонска и ковалентна веза |