Química Física II - Esp. de Vibración
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Questions and Answers

¿Qué tipo de movimiento se produce en un modo normal?

Cada átomo describe un movimiento oscilatorio armónico con la misma frecuencia característica ν y en fase, pero con diferentes amplitud

En términos de coordenadas normales, ¿cómo se puede describir la vibración de una molécula poliatómica?

Se puede describir como una superposición (combinación lineal) de 3N - 6 (5) modos normales de vibración.

¿Qué representan las coordenadas normales en la vibración de una molécula?

Las coordenadas normales indican los desplazamientos en masa de todos los núcleos en el momento t durante la vibración normal i.

¿Cuál de los siguientes factores es más importante para determinar la frecuencia de un modo normal?

<p>Todas las anteriores (B)</p> Signup and view all the answers

Los modos normales de vibración siempre son degenerados.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué significa la regla de selección para la espectroscopía de infrarrojo?

<p>Solo las transiciones de vibración que involucran cambios en el momento dipolar son permitidas (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de espectro se obtiene cuando se observa la interacción de las vibraciones moleculares con la rotación?

<p>Espectros de rotación-vibración.</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de vibración se observa en un espectro de rotación-vibración?

<p>Las vibraciones que cambian elmomento dipolar.</p> Signup and view all the answers

¿Qué es la espectroscopía infrarroja (IR)?

<p>La espectroscopía infrarroja (IR) es una técnica analítica que utiliza la absorción de radiación infrarroja por las moléculas para obtener información sobre su estructura, enlace y composición.</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes técnicas espectroscópicas se utiliza para obtener espectros de rotación-vibración?

<p>Espectroscopía de infrarrojo (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Modos normales de vibración

El número de modos normales de vibración de una molécula poliatómica es igual al número total de grados de libertad menos los 6 (5 para moléculas lineales) grados de libertad que corresponden a las traslaciones y rotaciones de la molécula.

Coordenadas normales

Las coordenadas normales son combinaciones lineales de las coordenadas pesadas en masa que eliminan los términos cruzados en la expresión de la energía potencial.

Modo normal

Es un tipo de vibración en el que cada átomo se mueve en una dirección específica con una amplitud y frecuencia específicas.

Energía vibracional

Es la energía mínima necesaria para excitar un modo normal de vibración específico. Se relaciona con la frecuencia del modo normal por la ecuación: E = hv(v + 1/2), donde v es la frecuencia y v es el número cuántico vibracional.

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Reglas de selección de vibración

Cuando una molécula absorbe radiación infrarroja, solo se excitan los modos de vibración que tienen un cambio en el momento dipolar durante la vibración.

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Aproximación armónica

Es una aproximación utilizada para el cálculo de la energía potencial de una molécula, donde se desprecian los términos de orden superior a los cuadráticos.

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Espectroscopia infrarroja

Es una técnica espectroscópica que utiliza la radiación infrarroja para estudiar las vibraciones moleculares.

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Espectro de vibración

Es un espectro que muestra las frecuencias y las intensidades de las transiciones vibracionales de una molécula.

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Espectro de rotación-vibración

Es un espectro que muestra las frecuencias y las intensidades de las transiciones de rotación y vibración de una molécula.

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Frecuencias de grupo

Son frecuencias de absorción características de grupos funcionales específicos en la espectroscopía infrarroja.

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Diagrama de modo normal

Es un diagrama que representa una molécula con los vectores de desplazamiento de los átomos para un modo normal específico. Ayuda a visualizar cómo se mueven los átomos durante una vibración.

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Espectroscopía de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR)

Es una técnica espectroscópica que utiliza la transformada de Fourier para analizar los datos de espectroscopía infrarroja.

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Interferómetro de Michelson

Es un dispositivo que divide un haz de luz infrarroja en dos haces con diferente trayectoria, lo que permite la interferencia de los haces y la creación de interferogramas. Se utiliza en espectroscopía FTIR.

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Interferogramas

Son patrones de interferencia que se obtienen en la espectroscopía FTIR, que contienen toda la información sobre el espectro infrarrojo de la muestra.

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Espectro de absorción

Es un espectro que muestra las frecuencias y las intensidades de las transiciones vibracionales de una molécula en función del número de onda.

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Trompos asimétricos

Son moléculas con una distribución de masa que hace que su momento de inercia sea diferente en diferentes direcciones.

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Espectro de rotación-vibración de un trompo simétrico

Es un tipo de espectro de rotación-vibración que se observa en las moléculas que tienen una distribución de masa que les permite rotar libremente en dos ejes, pero no en el tercer eje.

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Contornos de rotación

Es un espectro de rotación-vibración que muestra un contorno de rotación que refleja la estructura rotacional de la molécula.

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Molécula con grupo C3v

Es una molécula que se encuentra en el grupo puntual de simetría C3v y muestra dos tipos de bandas dependiendo de la orientación del momento dipolar: bandas paralelas y bandas perpendiculares.

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Bandas paralelas

Son bandas que se observan en las moléculas con grupo C3v cuando el momento dipolar oscila paralelo al eje C3.

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Bandas perpendiculares

Son bandas que se observan en las moléculas con grupo C3v cuando el momento dipolar oscila perpendicular al eje C3.

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Transformada de Fourier

Es una técnica matemática que permite convertir una función del tiempo en una función de frecuencia, o viceversa.

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Molécula con grupo C2v

Es una molécula que se encuentra en el grupo puntual d simetría C2v y muestra tres tipos de bandas dependiendo de la orientación del momento dipolar: bandas de tipo A, bandas de tipo B y bandas de tipo C.

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Bandas de tipo A

Son bandas que se observan en las moléculas con grupo C2v cuando el momento dipolar oscila paralelo al eje C2.

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Bandas de tipo B

Son bandas que se observan en las moléculas con grupo C2v cuando el momento dipolar oscila perpendicular al eje C2.

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Bandas de tipo C

Son bandas que se observan en las moléculas con grupo C2v cuando el momento dipolar oscila perpendicular a los ejes C2 y C3.

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Molécula con grupo C∞v

Es una molécula que se encuentra en el grupo puntual de simetría C∞v y muestra dos tipos de bandas dependiendo de la orientación del momento dipolar: bandas paralelas y bandas perpendiculares.

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Molécula con grupo D∞h

Es una molécula que se encuentra en el grupo puntual de simetría D∞h y muestra bandas perpendiculares.

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Molécula con grupo C2h

Es una molécula que se encuentra en el grupo puntual de simetría C2h y muestra bandas perpendiculares.

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Absorción

Es la absorción de la radiación infrarroja que coincide con la energía de una transición vibracional.

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Intensidad de absorción

Es la medida de la cantidad de radiación infrarroja que se absorbe por la muestra.

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Frecuencia de vibración

Es la frecuencia característica del modo de vibración.

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Trompo asimétrico

Es una molécula que tiene una distribución de masa que no es simétrica con respecto a ningún eje.

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Study Notes

Química Física II - Tema 6: Espectros de Vibración en Moléculas Poliatómicas

  • Moléculas Poliatómicas: Modos y Coordenadas Normales: Las coordenadas cartesianas de desplazamiento describen el movimiento de cada átomo respecto a su posición de equilibrio. Se utilizan coordenadas ponderadas en masa para simplificar los cálculos del problema. Las coordenadas normales son combinaciones lineales de las coordenadas pesadas en masa, eliminando los términos cruzados.
  • Tratamiento Mecanocuántico: El hamiltoniano se construye para moléculas poliatómicas, expresándolo como una suma de hamiltonianos. Cada modo normal de vibración, descrito por una coordenada normal, contribuye a la energía total de vibración. Las funciones propias de vibración son productos de funciones individuales para cada modo, usando polinomios de Hermite.
  • Simetría de los Modos Normales: Reglas de Selección y Espectros de Vibración: La simetría de los modos normales es crucial para determinar las reglas de selección en espectros de vibración. Para transiciones permitidas, las funciones de onda deben transformar de forma apropiada bajo las operaciones de simetría del grupo puntual de la molécula.
  • Frecuencias de Grupo: Grupos funcionales particulares producen bandas espectrales características y reconocibles en espectros de IR, útiles para la determinación estructural. Las frecuencias de grupo son útiles para identificar estos grupos en moléculas complejas.
  • Espectros de Rotación-Vibración de Moléculas Lineales: Para moléculas lineales, ciertas reglas de selección son específicas para transiciones de rotación-vibración, en espectros de IR o microondas.
  • Aspectos Experimentales de la Espectroscopía de IR: Métodos experimentales de espectroscopía de infrarrojo, incluyendo los detalles de los instrumentos y procedimientos.
  • Consideraciones de Simetría: La simetría de la molécula determina la actividad de los diferentes modos normales en las espectroscopías rotacional y vibracional, y las reglas de selección de transiciones correspondientes.
  • Aplicaciones Analíticas: Analizando los espectros de vibración, se puede obtener información estructural útil e identificando diferentes grupos funcionales.
  • Espectros de Rotación-Vibración de Moléculas Tromposimétricas: Las moléculas tromposimétricas muestran perfiles con complejas estructuras rotacionales. Se describen diferentes casos y aproximaciones para analizar estos espectros.
  • Espectros de Rotación-Vibración de Moléculas Trompoasimétricas: Las moléculas trompoasimétricas muestran perfiles complejos. Se distinguen patrones característicos para cada tipo, como el análisis de las bandas A, B y C, y las diferentes regiones espectrales.
  • Espectros de Absorción y Interferograma FTIR: Los procesos usados en los espectrómetros FTIR para obtener el espectro en el dominio del tiempo.

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Description

Este cuestionario explora los conceptos clave de los espectros de vibración en moléculas poliatómicas. Además, se analiza el tratamiento mecanocuántico y la importancia de la simetría en los modos normales de vibración. Pon a prueba tus conocimientos sobre coordenadas normales y sus aplicaciones en la química física.

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