molekylspektrum

Molekylspektrum är ett spektrum som uppstår när molekyler interagerar med elektromagnetisk strålning och genomgår övergångar mellan olika energinnivåer. Spektrumet kan omfatta elektroniska övergångar (ofta i ultraviolett och synligt ljus), vibrationala övergångar inom elektroniska tillstånd samt rotationstransitioner som ger ro-vibrationsstruktur i den infraröda regionen. Strukturens karaktär speglar vibrations- och rotationsenerginivåer samt anharmonicitet hos molekylen.

Rotations- och vibrationala övergångar följs ofta av elektroniska band, och intensiteten i ro-vibrationsbanden bestäms av Franck–Condon-faktorer, som beskriver hur väl initiala och slutliga vibrationalstillstånd överlappar. Detta ger bandmönster med karakteristiska avstånd och bandhuvuden som varierar mellan olika molekyler.

Mätmetoderna inkluderar infraröd (IR) spektroskopi för absorberade frekvenser, Raman-spektroskopi för inelastisk spridning av ljus samt UV–Vis-spektroskopi för elektroniska övergångar. Spektra kan också uppkomma genom emission, såsom fluorescens eller fosforescens. I gaser uppträder ro-vibrationsband med karakteristiska bandhuvuden; bandbredd och intensitet påverkas av temperatur, tryck och molekylära störningar. Dopplerbreddning och tryckbreddning bidrar till linjens form.

Användningar inkluderar identifiering av kemiska föreningar, struktur- och dynamikstudier, kvantifiering och tillämpningar inom atmosfärisk kemi samt astronomi. Tolkningen av molekylspektrum kombinerar experimentella data med teoretiska modeller av energinivåer och övergångsmatrixer för att dra slutsatser om molekylers struktur och beteende.