水温と水分子と原子核と電子の動き

質問

カップ内の水分子の振動が激しいと水温が高いそうです。水分子のどこから遠赤外線は発生していますか。

回答No.1

lupin__X · ベストアンサー

赤外領域で、水分子の振動は、O-H の結合そのものです。
ただし、２つの O-H 結合がばらばらに働くのではなく
(1)対称伸縮振動(3657cm^-1)・・・両方の O-H が伸びる
(3)逆対称伸縮振動(3756cm^-1)・・片方が伸び他方が縮む
(2)変角振動(1595cm^-1)・・・・・H-O-H の結合角が変化
の３つが知られています。これらは、分子の結合エネルギー
よりはるかに小さいので、よほどの高温でもない限りこわ
れることはありません。

結合の分子軌道そのものが、振動のエネルギーを吸収したり、
放出したりします。ただし、量子化されているので、特定の
波長の光(赤外線)だけです。

お礼

OH結合の伸縮振動は興味深いです。私には計算は全くできませんが。

書く必要も無いですが、電気双極子が電磁波を発生させますよね。

OH結合については、酸素原子側が電気的に負、水素原子側が正となり、局所的に電気双極子を作っているそうですが、このOH結合から電磁波が発生するのでしょうか。回答者様のご指摘通り、酸素原子と水素原子の間の距離が多少伸縮しますが、数十倍も伸縮しないと思うので、やはり回答者様のご指摘通り、特定の波長の電磁波しか発生しないですよね。

もう少し細かく考えるとして、水分子内の個々の陽子と電子の間に発生する、数十の電界曲線の距離がバラバラなので、高周波から低周波まで発生している、でも高周波は距離での減衰が激しく無視でき、低周波はエネルギーが低いので無視でき、回答者様の解説通り、赤外線の前後だけ考慮すれば良い感じでしょうか。

OH結合は奥が深そうですね。水分子は単純なようであらゆる物質が溶け込む奇跡の液体、神秘の世界へのご招待をありがとうございます。真理の理解の進歩のため、どうぞこれからも新発見をお続けください。