Question

分子的自由度?

Answer 1

自由度是物体运动方程中可以写成的独立坐标数,单原子分子有3个自由度,双原子,三原子不考虑振动相当于刚体,分别有5个（3平2转）、6个自由度（3平3转）,考虑振动后,双原子加1个,三原子加2个.
　　[2]（1）单原子分子：如氦He、氖Ne、氩Ar等分子只有一个原子,可看成自由质点,所以有3个平动自由度 i = t = 3.
　　（2）刚性双原子分子如氢 、氧 、氮 、一氧化碳CO等分子,两个原子间联线距离保持不变.就像两个质点之间由一根质量不计的刚性细杆相连着（如同哑铃）,确定其质心O’的空间位置,需3个独立坐标（x,y,z）；确定质点联线的空间方位,需两个独立坐标（如α,β）,而两质点绕联线的的转动没有意义.所以刚性双原子分子既有3个平动自由度,又有2个转动自由度,总共有5个自由度 i = t + r =3 + 2 = 5.
　　（3）刚性三原子或多原子分子：如 H2O 、氨 等,只要各原子不是直线排列的,就可以看成自由刚体,共有6个自由度,i = t + r = 3 + 3 = 6.
　　(4)　对于非刚性分子,由于在原子之间相互作用力的支配下,分子内部还有原子的振动,因此还应考虑振动自由度（以S 表示）.如非刚性双原子分子,好像两原子之间有一质量不计的细弹簧相连接,则振动自由度 S = 1.
　　一般在常温下,气体分子都近似看成是刚性分子,振动自由度可以不考虑.