� To show
�����������������������������������������������������������������
���������������������������������������
�(A12)
����� Again we solve the wave equation for two molecules undergoing oscillation about an equilibrium position x = 0. The potential energy is shown below as a function of the displacement from the equilibrium position x = 0 (A5p402)
��������������������������������������������������������������
����� The uncertainty principle says that we cannot know exactly where the particle is located. Therefore zero frequency of vibration in the ground state, i.e. u = 0 is not an option (A5p402 and pA22). When vo is the frequency of vibration, the ground state energy is
���������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������
(V1)
����� Harmonic oscillator (A5p402)
����� Spring Force �potential
energy from equilibrium position x = 0
�������������������������������������������������������������������
����� the solution is of the form for t=0 then x=0
�����������������������������������������������������������������
����� where
����������������������������������������������������������������������
����������������������������������������
����� The potential energy is
���������������������������������������������������������������������
�������������������������������������������������������������
(V2)
����� We now want to show
����������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������
(V3)
����� We now solve the wave equation:
������������������������������������������������������ ����������������������������������������������
(V4)
����� to find the allowable
energies, .
����� Let ,
, where
,
, and
����� With these changes of variables Eqn. (A15) becomes
������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������
(V5)
����� The solutions to this equation (A5 pA22, i.e., Appendix 8)will go to infinity unless
����������������������������������������������������������������������
= 2
+1
����������������������������������������������������������������
= 0, 1, 2, 3 . . .
���������������������������������������� �����������
[c = speed of light]
�����������������������������������
�����������������������������������������������������������������
= wave length
���������������������������������������������������� ���������������������������������������������
(V6)
����� Measuring energy relative to the zero point vibration
frequency, i.e., = 0
����������������������������������������������������������
����� Substituting for �in
the partition function summation
�����������������������������������������������������
|
���������� ������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������������������������
(V7)
����� For ,
we can make the approximation
����������������������������������������������������������������
��������������������������������������������������������
(V8)
����� For m multiple frequencies of vibration
������������������������������������������������������������
����� Order of Magnitude and Representative Values
����� For H2O�
we have three vibrational frequencies with corresponding wave numbers, .
������������������������������������������������
������������������������������������������������
����� and
������������������������������������������������
���������������������������������������������������
�
Return to Transition State Theory