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二酸化炭素はなぜ赤外線エネルギーを吸収しますが、酸素と窒素は吸収しませんか?

二酸化炭素(CO2)と酸素(O2)と窒素(N2)の間の赤外線吸収の違いは、分子構造と振動モードにあります。 。

CO2には線形構造があります:

*酸素原子は、中心炭素原子の周りに対称的に配置されています。

*この対称性により、曲げ振動が可能になります 分子が前後に曲がり、伸縮振動 カーボン酸素結合が伸び、圧縮されます。

o2とn2は珪藻分子です:

*これらの分子ははるかにシンプルで、伸びる振動のみがあります 。

赤外線吸収メカニズム:

赤外線は、特定の波長範囲を持つ電磁放射の一種です。赤外線が分子と相互作用すると、振動モードを励起できます 光の周波数が分子の振動周波数と一致する場合。

* CO2には2つのストレッチモードと1つの曲げモードがあります。 これらのモードは、赤外線放射の特定の波長によって励起され、吸収につながります。

* o2とn2には主にストレッチモードがあります。 ただし、これらのモードは、赤外線放射の範囲外の波長によって励起されます。したがって、それらは赤外線を効率的に吸収しません。

温室効果:

CO2が赤外線放射を吸収する能力は、温室効果にとって重要です。 CO2が地球の表面から放出される赤外線放射を吸収すると、大気中に熱を閉じ込め、地球温暖化に貢献します。

要約:

* CO2の線形構造は、赤外線と共鳴するさまざまな振動モードを可能にします。

* O2とN2には、赤外線を効果的に吸収するために必要な振動モードがありません。

*赤外線吸収のこの違いは、温室効果におけるCO2の重要な役割の原因です。

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