关于分子自由度的问题,晕死了!!!

2025-05-23 17:53:19
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回答(1):

每个分子无论是由一个原子、两个原子还是更多原子构成,总会有3个平动自由度,这是固定的。

对于刚性分子,我们通常区分为线性分子和非线性分子(这里不是指是否极性),从而引入转动自由度的概念。比如,二氧化碳(CO2)和氧气是线性分子,所以它们只有2个转动自由度;而水、氨和甲烷这些非线性分子则有3个转动自由度。

另外,分子还可能有振动自由度。通常情况下,固体、液体和常温下的气体可以看作刚性分子,振动自由度不计入总自由度。但在高温下,气体分子的原子间会发生振动,此时需要加上振动自由度。具体计算方式为:

  • 线性分子:振动自由度 = 3n - 5

  • 非线性分子:振动自由度 = 3n - 6
    (这里 n 表示分子中的原子数。)

以CO2为例(n = 3,且为线性分子),平动自由度是3,转动自由度是2,因此在常温下总自由度为 3 + 2 = 5;在高温下振动自由度为 3×3 - 5 = 4,总自由度则为 3 + 2 + 4 = 9。

因此,常温下说CO2的自由度为6是不正确的。

回答(2):

每一种分子,不管是单原子分子,双原子分子,多原子分子,一定都有3个平动自由度,打死都不会没有的自由度。
对于刚性分子来说,一般分为线性分子与非线性分子(注意,不是极性与非极性分子),于是又有分子的转动自由度的概念,如CO2,氧气就是线性分子,其转动自由度为2;如水分子,氨分子,甲烷分子就是非线性分子,其转动自由度为3
最后一个要提的就是振动自由度,一般而言,固体,液体和常温下的气体分子属于刚性分子。在高温下,气体分子原子间会发生振动,则应视为非刚性分子,此时则需增加振动自由度。对于线性分子,分子是有n个原子组成的,则振动自由度为3n-5;而对于非线性分子,则是3n-6,一般来说都很少把振动自由度用在分子自由度的计算上。

拿二氧化碳分子举例吧,平动自由度是3,毫无疑问的,是线性分子,转动自由度为2,常温下,振动自由没有,高温下,振动自由度是3*3-6=3

故其常温下总自由度为5,高温下为8,说常温下其自由度为6的说法是错误的。