Espectros Electrónicos de Moléculas Diatómicas

La espectroscopia molecular de alta resolución es un conjunto de técnicas que estudian las transiciones entre niveles de energía de las moléculas. Estos niveles de energía pueden ser electrónicos, vibracionales o rotacionales.

En una molécula diatómica, la energía de disociación (DEe) es la energía mínima necesaria para romper el enlace y formar dos átomos separados.

La energía de vibración (DEv) en una molécula diatómica es la energía que se requiere para cambiar el movimiento vibracional de la molécula de un estado a otro.

La energía de rotación (DEr) en una molécula diatómica es la energía que se requiere para cambiar el movimiento rotacional de la molécula de un estado a otro.

La región visible del espectro electromagnético se considera el rango de colores que el ojo humano puede percibir, desde rojo hasta violeta.

La región ultravioleta (UV) del espectro electromagnético se encuentra en la región de frecuencias más altas que la luz visible. Es invisible al ojo humano.

Un espectro electrónico es un espectro que se deriva de la absorción o emisión de fotones por una molécula cuando experimenta transiciones entre niveles de energía electrónicos.

La aproximación de Born-Oppenheimer asume que la energía cinética de los núcleos es despreciable con respecto a la energía de los electrones. Por lo tanto, los núcleos se consideran estáticos y los electrones se mueven en un campo nuclear fijo. Las funciones de onda electrónica se calculan para una configuración nuclear fija.

La ecuación de Schrödinger electrónica describe la energía y las funciones de onda de los electrones en una molécula para una configuración nuclear fija.

Los hamiltonianos monoelectrónicos se utilizan en la química cuántica para describir la energía de un solo electrón en un átomo o molécula. Simulan la energía de un electrón influenciada por los núcleos atómicos, pero sin considerar interacciones con otros electrones.

El método de variación es un método para encontrar soluciones aproximadas a la ecuación de Schrödinger en química cuántica. Se basa en la idea de que la energía de un sistema es siempre mayor que la energía del estado fundamental. Se utilizan funciones de prueba que son combinaciones lineales de funciones atómicas para aproximar la función de onda.

Los orbitales moleculares (OM) son funciones de onda que describen la probabilidad de encontrar un electrón en una región del espacio alrededor de dos o más núcleos atómicos. Son combinaciones lineales de orbitales atómicos. Los orbitales atómicos de energía similar y que cubren la misma zona del espacio se combinan.

La configuración electrónica de una molécula describe la distribución de los electrones en los distintos orbitales moleculares. Se basa en el principio de exclusión de Pauli y la regla de Hund. Determina propiedades como el enlace y la estabilidad.

El principio de exclusión de Pauli establece que dos electrones en el mismo átomo no pueden tener los mismos cuatro números cuánticos. En consecuencia, no pueden ocupar el mismo estado cuántico. Esto genera repulsiones entre electrones de igual spin.

Un término electrónico representa un posible estado cuántico de una molécula. Es un estado de energía electrónica de una molécula y los niveles de energía se pueden describir con una combinación de números cuánticos que incluye número cuántico de momento angular orbital y el número cuántico de momento angular de spin. Estos términos se utilizan para clasificar y diferenciar los estados electrónicos de las moléculas, como singlete, triplete, etc.

El momento angular orbital es el momento angular que los electrones poseen debido a su movimiento orbital alrededor del núcleo. Se mide por el número cuántico L.

El momento angular de spin es el momento angular intrínseco de un electrón, que se relaciona con la propiedad cuántica del electrón de spin. Se mide por el número cuántico S.

En una molécula diatómica, la proyección del momento angular alrededor del eje internuclear define el número cuántico Λ. Λ=0 es un estado Σ, Λ=1 es un estado Π, Λ=2 es un estado Δ, etc.

En una molécula diatómica, el número cuántico Σ representa la proyección del momento angular de spin total sobre el eje internuclear.

La multiplicidad de spin se refiere al número de posibles orientaciones de spin para un conjunto de electrones. Se calcula como 2S+1, donde S es el número cuántico de espín total.

La simetría g/u en diatómicas homonucleares indica si la función de onda de un orbital es par (g, gerade) o impar (u, ungerade) respecto a la inversión en el centro de la molécula.

La simetría +/- en diatómicas indica la simetría o antisimetría de la función de onda molecular respecto a la reflexión en un plano que contiene el eje molecular.

El principio de Franck-Condon explica la intensidad relativa de las transiciones vibrónicas en un espectro electrónico. Afirma que las transiciones más probables son aquellas que mantienen la posición y el momento de los núcleos durante el proceso de transición electrónica. Esto se refiere a transiciones ‘verticales’ en el diagrama de curva de energía potencial. Las transiciones ‘verticales’ van de un nivel de energía vibración a otro, manteniendo la misma distancia internuclear. La distancia internuclear no cambia durante la transición electrónica.

La predisociación es un proceso que involucra la descomposición de una molécula en sus átomos constituyentes. No implica la absorción directa de un fotón de suficiente energía, sino la interacción entre dos estados electrónicos - uno estable y otro repulsivo - y una transición no radiativa entre estados electrónicos.

La parábola de Fortrat es una representación gráfica que relaciona las frecuencias de los niveles de energía rotacional con la diferencia de números cuánticos rotacionales (J) en espectros de moléculas diatómicas.

El origen de banda vibrónico es la línea espectral que corresponde a la transición más probable entre el estado electrónico fundamental y el estado electrónico excitado, sin cambio en el estado vibracional. La intensidad de esta línea es más alta que la de las siguientes, ya que no hay cambio en la energía vibracional.

En un espectro electrónico, el límite de disociación es el punto de la curva de energía potencial donde la energía de disociación se alcanza. Este punto es importante porque indica la energía necesaria para romper un enlace químico y formar dos átomos separados.

Las progresiones vibrónicas son series de líneas espectrales que se observan en un espectro electrónico debido a transiciones entre niveles de energía diferentes en los estados electrónicos fundamental y excitado. Cada línea corresponde a un estado vibracional específico.

La región armónica de un espectro vibracional corresponde a los niveles de energía que están relacionados por un factor entero del nivel fundamental. Esta región es importante para estudiar la anarmonicidad del potencial vibracional.

La región anarmónica de un espectro vibracional corresponde a los niveles de energía que no son relacionados por un factor entero del nivel fundamental. Esta región es importante para estudiar la anarmonicidad del potencial vibracional.

Las líneas de rotación son subestructuras que se observan en las transiciones vibrónicas debido a la interacción entre los niveles de energía rotacional y los niveles de energía vibrónica. Estas líneas son importantes para estudiar las distancias de enlace y los momentos de inercia de las moléculas.

La energía electrónica de una molécula se refiere a la energía total de los electrones en la molécula, incluyendo la energía cinética y la energía potencial.

La energía de vibración de una molécula se refiere a la energía que contienen los átomos de una molécula debido a su movimiento vibracional.

La energía de rotación de una molécula se refiere a la energía que contienen los átomos de una molécula debido a su movimiento rotacional.