Словарь научных терминов
Электронно-колебательное взаимодействие
ЭЛЕКТРОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, составляющая полного взаимод. частиц в молекуле или твердом теле, возникающая в приближении, основанном на разделении электронных движений и колебаний ядер. Э.-к. в. наз. также вибронным взаимодействием (от англ. vibrational electronic), хотя термин "вибронный" в широком смысле означает все электронно-колебат. (вибронные) квантовые состояния и соответствующие этим состояниям уровни энергии.
Разделение переменных, характеризующих электронные и ядерные движения в молекуле, обычно проводится в рамках т. наз. грубого приближения Борна-Оппенгеймера (см. Адиабатическое приближение), в к-ром электронная волновая функцияhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/3/9/4/18394.jpeg задается лишь для нек-рой фиксир. геом. конфигурации ядерhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/3/9/5/18395.jpeg , гдеhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/3/9/6/18396.jpeg- радиус-вектор ядра a, индекс "0" указывает на то, что рассматривается фиксир. конфигурация, а фигурные скобки - на то, что учитывается все множество независимых радиусов-векторов. В этом приближении потенциал Э.-к. в. определяется выражением:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/3/9/7/18397.jpeg

где ri - радиусы-векторы электронов;http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/3/9/8/18398.jpeg- заряд ядраhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/3/9/9/18399.jpeghttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/0/0/18400.jpeg - расстояние от ядраhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/0/1/18401.jpeg до электрона i; суммирование ведется подиндексам всех электронов и ядер. Любая другая конфигурация, получающаяся в результате малых смещений ядерhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/0/2/18402.jpeg м. б. описана линейнонезависимыми обобщенными координатами qv:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/0/3/18403.jpeg

Для такой конфигурации потенциал Э.-к. в. VeV можно записать в виде ряда разложения по степеням qv:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/0/4/18404.jpeg

причем все производные взяты в точкеhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/0/5/18405.jpeg многомерного пространства ядерных конфигураций. Эти производные зависят только от электронных переменных, тогда как колебат. координаты qvсуть малые смещения ядер. Поскольку потенциал Vev содержит произведение тех и других, то он и называется потенциалом Э.-к. в.
В адиабатич. приближении электронная волновая ф-ция Фi (r, R)зависит от переменныхhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/0/6/18406.jpeg мгновенной ядерной конфигурации (в отсутствие вращения молекулы), поэтому Э.-к. в. задается операторами неадиабатич. связи электронного и колебат. движений. В простейшем случае двухатомной молекулы мгновенная ядерная конфигурация определяется всего лишь одной координатой R = |Rl—R2|, а энергия Э.-к. в. и поправки к волновым ф-циям, обусловленные этим взаимод., зависят от множества величин видаhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/0/7/18407.jpeg иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/0/8/18408.jpeg Ф;> (i,j=1, 2, ...; угловые скобки означают интегрирование по электронным переменным), к-рые после преобразований м. б. сведены к выражениям, подобным (1) и (2) для грубого приближения Борна-Оппенгеймера.
Как правило, Э.-к. в. проявляется особенно сильно тогда, когда в молекуле имеются два близко расположенные квантовые состояния одного и того же типа симметрии, напр. состояния 1 и 2 с волновыми ф-циями соотв.http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/0/9/18409.jpeg иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/1/0/18410.jpeg гдеhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/1/1/18411.jpeg иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/1/2/18412.jpeg- волновые ф-ции для ядерной подсистемы в отсутствие Э.-к. в. В силу того, что адиабатич. представление волновых ф-ций приближенно, более точное описание этих квантовых состояний имеет вид:

http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/1/3/18413.jpeg

Обычно эта ситуация передается такими словами: "в состоянии 1 к ф-цииhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/1/4/18414.jpeg примешана ф-цияhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/1/5/18415.jpeg а в состоянии 2 к ф-цииhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/1/6/18416.jpeg примешана ф-цияhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/1/7/18417.jpeg". Следует отметить, что связанные с Э.-к. в. энергетич. поправки к адиабатич. приближению гораздо меньше, чем таковые к грубому приближению Борна-Оппенгеймера.
Учет Э.-к. в. приводит к ряду весьма важных эффектов. Для высокосимметричных молекул Э.-к. в. обусловливает появление Яна-Теллера эффектов, в частности расщепление уровней высокосимметричной конфигурации при понижении ее симметрии. Для молекул с более низкой симметрией оно изменяет правила отбора в мол. спектрах и приводит к перераспределению интенсивности линий и полос в этих спектрах. Так, правила отбора уже нельзя сформулировать отдельно для электронных и колебат. переходов, они будут определяться полными электронно-колебат. волновыми ф-циямиhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/1/8/18418.jpeg иhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/1/9/18419.jpeg В частности, если переход между возбужденным 1http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/2/0/18420.jpeg и основным 0http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/2/1/18421.jpegсостояниями в адиабатич. приближении был запрещен, а переход между возбужденным 2http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/2/2/18422.jpeg и основным состояниями разрешен, то при учете Э.-к. в. волновая ф-цияhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/2/3/18423.jpeg первого возбужденного состояния 1 в общем случае будет содержать примесь ф-цииhttp://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/2/4/18424.jpeg и переход, становится разрешенным. В этом случае говорят о "заимствовании интенсивности" переходом 0http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/2/5/18425.jpeg1 у перехода 0http://www.medpulse.ru/image/encyclopedia/4/2/6/18426.jpeg2.
При возбуждении молекулы связанное электронно-колебат. состояние, в к-рое она переходит, по энергии м. б. очень близко к отталкивательному электронно-колебат. состоянию. За счет Э.-к. в. происходит безызлучательный переход в отталкиват. состояние, что приводит к диссоциации молекулы (см. Предиссоциация).
Э.-к. в. определяет неадиабатич. характер многих хим. р-ций, для к-рых описание поведения реагирующей системы невозможно в рамках представления о движении точки, изображающей эту систему, по единственной потенц. пов-сти (см. Динамика элементарного акта). Области вблизи барьера на пути р-ции по пов-сти потенц. энергии отвечают, как правило, сближению потенц. пов-стей (одной и той же симметрии) и перестройке электронной конфигурации системы. В этих областях учет Э.-к. в. становится, по-существу, обязательным. В ходе р-ции система взаимодействующих атомов и молекул проходит хотя бы через одну такую область, где адиабатич. приближение перестает быть справедливым и его необходимо.заменять на приближения, лучше учитывающие Э.-к. в. (наряду с др. эффектами, напр., спин-орбитальным взаимодействием).

Лит.: Берсукер И. Б., Полингер В. 3., Вибронные взаимодействия в молекулах и кристаллах, М., 1983; Жилинский Б.М., Теория сложных молекулярных спектров, М., 1989.

Я. Ф. Степанов.


2-этилгексанол Эбониты Эбулиоскопия Эвгенол Эвтектика Эдмана деградация Эженаль Эйкозаноиды Эйнштейний Экваториальное положение Эквивалент химический Экдизоны Эксергетйческий анализ Эксимеры Эксиплексы Экспресс-тесты Экспрессия гена Экстенсивные параметры Экстрагирование Экстракционная хроматография Экструзия полимеров Элаидиновая кислота Эластомеры Электретно-термический анализ Электреты Электрогравиметрия Электродиализ Электродные процессы Электродный потенциал Электроды Электроды сравнения Электроизоляционные масла Электрокапиллярные явления Электрокатализ Электрокинетические явления Электрокристаллизация Электролиз Электролитическая диссоциация Электролиты Электролиты неводные Электролиты твёрдые Электрометаллургия Электромиграционные методы Электрон Электронная корреляция Электронная микроскопия Электронная плотность Электронно-колебательное взаимодействие Электронные спектры Электронный парамагнитный резонанс Электронография Электроосаждение Электроосмос Электроотрицательность Электроперенос Электроповерхностные явления Электропроводность электролитов Электрорафинирование Электросинтез Электрофильные реакции Электрофорез Электрофотография Электрохимическая кинетика Электрохимическая обработка металлов Электрохимические сенсоры Электрохимические цепи Электрохимический импеданс Электрохимический потенциал Электрохимический ряд напряжений Электрохимический синтез Электрохимический эквивалент Электрохимия Электрохимия полупроводников Электрохимия расплавов Электроциклические реакции Электроэкстракция Элемент 106 Элемент 107 Элемент 108 Элемент 109 Элементарные частицы Элементный анализ Элементоорганические полимеры Элементоорганические соединения Элементы химические Эленол Эллипсометрия Эллмана реактив Эльбса реакции Эльтекова правило Эмали Эманационный метод Эмде расщепление Эметин Эмиссионный спектральный анализ Эмульсии Эмульсионная полимеризация Эмульсионные краски Эмульсолы Эмультал Энантиомеры Энантиоморфизм Энантиотопия Эндо Эндодезоксирибонуклеазы Эндорфины Энергия активации Энкефалины Энолаза Энтальпия образования Энтальпия реакции Энтеросептол Энтропия Энтропия активации Эозин Эпи... Эпимеризация Эпимеры Эписома Эпитаксия Эпихлоргидрин Эпихлоргидриновые каучуки Эпоксидирование Эпоксидное число Эпоксидные каучуки Эпоксидные клеи Эпоксидные лаки Эпоксидные смолы Эрбий Эргоалкалоиды Эрготамин Эритриновые алкалоиды Эритроизомеры Эрлиха реакция Эстрогены Этамбутол Этаминал-натрий Этан Этанол Этаноламиды жирных кислот Этаноламины Этара реакция Этерификация Этилакрилат Этиламины Этилацетат Этилбензол Этилен Этилен-пропиленовые каучуки Этилена сополимеры Этиленгликоль Этилендиамин Этилендиаминтетрауксусная кислота Этилендинитрамин Этиленимин Этиленкарбонат Этиленовые углеводороды Этиленоксид Этиленсульфид Этиленхлоргидрин Этиловая жидкость Этиловый спирт Этиловый эфир Этилсиликаты Этилхлорид Этилцеллюлоза Этилцеллюлозные лаки Этинилирование Этмозин Этролы Эфедрин Эфирное число Эфирные масла Эфироцеллюлозные лаки Эфиры простые Эфиры сложные Эффективный заряд атома Эшвайлера-кларка реакция