आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी
आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी इस बात का अध्ययन करती है कि अणु विद्युत चुम्बकीय विकिरण को कैसे अवशोषित, उत्सर्जित और बिखेरते हैं, जो माइक्रोवेव से लेकर पराबैंगनी तक के स्पेक्ट्रम में उनकी संरचना, ऊर्जा स्तर और गतिशीलता को प्रकट करता है।
Definition
आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी तरंग दैर्ध्य और तीव्रताओं का मापन और व्याख्या है जिस पर अणु प्रकाश के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिसका उपयोग आणविक ऊर्जा स्तरों, ज्यामिति और घूर्णी, कंपन और इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं के बीच संक्रमण को नियंत्रित करने वाले नियमों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
Scope
यह क्षेत्र शामिल संक्रमण के प्रकार के आधार पर अणुओं की स्पेक्ट्रोस्कोपी को कवर करता है: माइक्रोवेव क्षेत्र में शुद्ध घूर्णी स्पेक्ट्रा, अवरक्त में कंपन और घूर्णन-कंपन स्पेक्ट्रा, फ्रैंक-कोंडन सिद्धांत द्वारा शासित दृश्य और पराबैंगनी में इलेक्ट्रॉनिक बैंड स्पेक्ट्रा, और अप्रत्यास्थ रमन प्रकीर्णन। यह चयन नियमों, बैंड संरचना और आणविक स्थिरांक जैसे बंधन लंबाई और बल स्थिरांक प्राप्त करने के लिए स्पेक्ट्रा को कैसे उलटा किया जाता है, इसका वर्णन करता है।
Sub-topics
Core questions
- विकिरण को अवशोषित या उत्सर्जित करने के लिए किस आणविक गुण में परिवर्तन होना चाहिए?
- घूर्णी, कंपन और इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण विभिन्न स्पेक्ट्रल क्षेत्रों पर कैसे कब्जा करते हैं?
- आणविक स्पेक्ट्रा को कौन से चयन नियम नियंत्रित करते हैं, और बैंड संरचना के बारे में क्या प्रकट करते हैं?
- रमन प्रकीर्णन अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी का पूरक कैसे है?
Key concepts
- द्विध्रुवीय और ध्रुवीकरण चयन नियम
- माइक्रोवेव, अवरक्त और पराबैंगनी-दृश्य क्षेत्र
- बैंड संरचना और शाखाएँ
- फ्रैंक-कोंडन सिद्धांत
- रमन और रेले प्रकीर्णन
- आणविक स्थिरांक का स्पेक्ट्रोस्कोपिक निर्धारण
Key theories
- घूर्णन-कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी
- घूर्णी और कंपन स्तरों के बीच संक्रमण, जब अणु में बदलता हुआ द्विध्रुवीय क्षण होता है, तो माइक्रोवेव और अवरक्त स्पेक्ट्रा उत्पन्न होते हैं जिनकी रेखा स्थितियाँ घूर्णी स्थिरांक, बंधन लंबाई और कंपन आवृत्तियों को दर्शाती हैं।
- इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रा और फ्रैंक-कोंडन सिद्धांत
- इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण दृश्य और पराबैंगनी में बैंड सिस्टम उत्पन्न करते हैं जिनकी कंपन तीव्रता वितरण फ्रैंक-कोंडन सिद्धांत द्वारा शासित होती है, जो दो इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं में कंपन तरंग कार्यों के अतिव्यापीकरण को दर्शाती है।
- रमन प्रकीर्णन
- प्रकाश का अप्रत्यास्थ प्रकीर्णन एक आणविक कंपन या घूर्णी क्वांटम द्वारा फोटॉन ऊर्जा को स्थानांतरित करता है, जो ध्रुवीकरण में परिवर्तन द्वारा शासित होता है, जिससे उन संक्रमणों तक पहुँच मिलती है जो सामान्य अवरक्त अवशोषण में निष्क्रिय हो सकते हैं।
Clinical relevance
आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी रासायनिक विश्लेषण और रिमोट सेंसिंग का मुख्य आधार है: अवरक्त और रमन स्पेक्ट्रा यौगिकों की पहचान करते हैं और प्रतिक्रियाओं की निगरानी करते हैं, माइक्रोवेव स्पेक्ट्रा और पराबैंगनी-दृश्य बैंड वायुमंडल और अंतरतारकीय अंतरिक्ष में ट्रेस प्रजातियों की पहचान करते हैं, और ये तकनीकें पर्यावरणीय और फार्मास्युटिकल गुणवत्ता नियंत्रण को आधार प्रदान करती हैं।
History
आणविक बैंड स्पेक्ट्रा को क्वांटम यांत्रिकी द्वारा समझाया जा सकने से पहले सूचीबद्ध किया गया था; 1920 के दशक के अंत में नया सिद्धांत, फ्रैंक-कोंडन सिद्धांत और रमन के 1928 के अप्रत्यास्थ प्रकीर्णन की खोज के साथ, स्पेक्ट्रोस्कोपी को मात्रात्मक आणविक संरचना निर्धारण में बदल दिया। हर्ज़बर्ग के मध्य-शताब्दी के संकलन ने इस क्षेत्र को संहिताबद्ध किया, और लेजर स्रोतों ने बाद में इसकी संवेदनशीलता और संकल्प को बदल दिया।
Key figures
- Gerhard Herzberg
- Chandrasekhara Venkata Raman
- James Franck
- Edward Condon
Related topics
Seminal works
- herzberg1950
- atkins2011
- hollas2004
Frequently asked questions
- विभिन्न प्रकार के आणविक संक्रमण स्पेक्ट्रम के विभिन्न भागों में क्यों दिखाई देते हैं?
- घूर्णी ऊर्जा अंतराल सबसे छोटे (माइक्रोवेव) होते हैं, कंपन अंतराल मध्यवर्ती (अवरक्त) होते हैं, और इलेक्ट्रॉनिक अंतराल सबसे बड़े (दृश्य और पराबैंगनी) होते हैं। इसलिए प्रत्येक प्रकार का संक्रमण एक विशिष्ट स्पेक्ट्रल क्षेत्र में अवशोषित या उत्सर्जित होता है।
- क्या स्थायी द्विध्रुवीय क्षण के बिना एक अणु का स्पेक्ट्रम हो सकता है?
- इसका कोई शुद्ध घूर्णी माइक्रोवेव स्पेक्ट्रम नहीं हो सकता है, लेकिन यदि एक कंपन एक बदलता हुआ द्विध्रुवीय बनाता है तो यह अभी भी अवरक्त-सक्रिय हो सकता है, और N₂ जैसे समनाभिकीय अणु रमन-सक्रिय रहते हैं क्योंकि कंपन के दौरान उनकी ध्रुवीकरण क्षमता बदल जाती है।