甲酸二聚体的中红外光谱

摘要

甲酸二聚体是最小的具有双氢键的有机酸，双质子交换现象是它的一个重要特性，它是研究双氢键物理化学性质和复合物中多质子交换的模型，吸引了许多学者的注意。本文利用超声分子束方法获得了甲酸二聚体复合物，并用量子级联激光器首次在(HCOOD)2的C-O-H弯曲振动带测得了(HCOOD)2与(HCOOH-HCOOD)二聚体的高分辨中红外光谱，波段范围为1383-1392.5cm-1。通过在pgopher软件中拟合分析，总共标识出了425条振转跃迁谱线，都为a-型跃迁，其中221条跃迁谱线属于(HCOOH-HCOOD)二聚体，204条跃迁谱线属于(HCOOD)2，拟合得到的(HCOOH-HCOOD)二聚体谱带带头位置在1386.7559cm-1，(HCOOD)2的谱带带头位置在1391.0843cm-1。 本次实验未能分辨出(HCOOD)2的双质子交换遂穿分裂，虽然拟合得到的谱线线宽已经很小，达到了0.0006cm-1，所以推测(HCOOD)2的遂穿分裂值≤0.0006cm-1。通过(HCOOH)2、(DCOOH)2和(DCOOD)2之间质子交换分裂的比较，发现用D原子置换氢键中的H原子，会很大程度上减小甲酸二聚体的质子交换分裂值。本次实验还拟合得到了(HCOOD)2的转动常数和离心畸变常数，并与不同同位素甲酸二聚体:(HCOOH)2、(DCOOH)2和(DCOOD)2的常数进行对比，可以帮助发现D/H置换对甲酸二聚体结构的影响，发现用D原子置换氢键中的H原子，会增大氢键的长度，与C.Costain得到的结果相一致。结合T.Neuheuser给出的模型，初步计算得到(HCOOD)2的基态键长为2.6837(A)，激发态的键长为2.6935(A)，与A.Gutberlet优化得到的结果非常相近。

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摘要

第一章绪论

1．1范德瓦尔斯力及其研究意义

1．2甲酸及其二聚体的研究概况及意义

1．2．1甲酸单体

1．2．2甲酸二聚体

1．2．3双质子交换

1．3本文结构

第二章分子光谱理论知识

2．1转动光谱

2．1．1对称陀螺分子

2．1．2非对称陀螺分子

2．2振动光谱

2．3振转光谱

第三章实验系统

3．1．1超声分子束

3．1．2真空腔

3．2光路系统

3．2．1量子级联激光器

3．2．2铅盐半导体激光器

3．2．3光路

3．3数据采集系统

4．1实验过程

4．2实验结果及分析

4．3讨论与总结

5．1总结

5．2展望

参考文献

致谢