А вы помните, как нам всегда «рисовали» молекулы? Примерно, так:
Это же какие-то шарики на палках, у многих людей при этом может сложиться впечатление, что молекулы так и летают по пространству, иногда взаимодействуя между собой. Но что, если я вам скажу, что молекула выглядит не так. Мы не будем разбираться со строением атома, электронами и орбиталями, отложим это. Пусть у нас будут шарики на палках, но они не статичны.
Атомы пульсируют, они как бы «на пружинке», смотрите сами:
С точки зрения классической механики колебания молекулы можно описать законом Гука, т.е. как колебание шарика на пружинке:
С точки зрения квантовой механики, все немного сложнее, но по своей сути – это такой же Ньютоновский гармонический осциллятор.
Отдельно стоит выделит валентные колебания:
Это колебания, не связанные с изменением центра-масс молекулы. То есть атомы двигаются, но сама молекула не смещается. Почему это важно? Потому что частоты этих колебаний зависят от состава молекулы? Понимаете, в чем идея? Если мы определим каким-либо методом, что в том или ином образце есть колебания определенной частоты, то мы со 100% вероятностью можем заявить, что в этом образце есть те или иные химические связи. Очень удобно!
И такие методы определения уже существуют. Это ИК-спектроскопия или ИК-Фурье спектроскопия. О них мы расскажем позже, но уже здесь понятно, что понимание этих процессов дает ключ к количественному и качественному определению химического состава сложных смесей, в том числе и биологических.
А так выглядят пульсации атомов в реальной молекуле:
