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Quinta entrega de Fisica Moderna a cargo del profesor Percy Cañote Fajardo...

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    Estructura Molecular Estructura Molecular Presentation Transcript

    • 5 ) ESTRUCTURA MOLECULAR
    • 5.1) ENLACES MOLECULARES
      • Sistemas = sistemas de átomos
      • ¿Cómo se ensamblan o unen los átomos?
      •  interacciones eléctricas
      •  Enlaces
      + -
    • 5.1) ENLACES MOLECULARES
      • ENLACES IÓNICOS
      •  Caracterizados por interacciones eléctricas de iones atómicos.
      • Molécula de Cloruro de sodio  NaCl= Na + Cl
      + -
    • 5.1) ENLACES MOLECULARES
      •  Enlace medianamente intenso
      • NaCl  Na+ Cl( orden de eV)
      + -
      • ii) ENLACES COVALENTES
      • Caracterizados por fuerzas eléctricas más intensas debido al acople {apareamiento} de electrones
      •  Compartición de electrones
      • Caso más típico es el H 2
      • H 2 = H – H
      • Son energéticamente más intensos que el enlace ion – ion
      • Cl 2 , O 2 , H 2 O ,CH 4
      • iii) ENLACES DE VAN DER WALLS
      • Caracterizados por interacciones eléctricas débiles entre dipolos
      •  H 2 0, HCl : Moléculas polares permanentes, por ejemplo,
      • Son enlaces energéticos débiles respecto de los ION-ION
      • Las fuerzas de Van der Walls pueden ser:
      •  p - p (permanente-permanente)
      •  p - p (permanente-inducido)
       p - p (inducido-inducido)
      • iv) ENLACE DE H
      • Caracterizado por compartir protones
      • Presentes en macro-moléculas {moléculas orgánicas}
      • Son de intensidad energética baja (– 0.1 eV)
      • v) ENLACE METALICO
      •  Presente en sólidos metálicos
      •  Las fuerzas de enlace entre los núcleos positivos y el gas de electrones.
    • 5.2) ENERGÍAS Y ESPECTROS MOLECULARES
      • Caracterizaremos energéticamente a los sistemas moleculares. Esta caracterización se efectuará considerando básicamente energías rotacionales y vibracionales,
      • Energía eléctrica : e-e , e-p
      • Energía de traslación: CM
      • Energía cinética de rotación 
      • Energía de vibración 
      Molécula CM
    • 5.2) ENERGÍAS Y ESPECTROS MOLECULARES ESTADO MOLECULAR CARACTERIZADO POR ENERGIA, E mol Compleja , problema de muchos cuerpos No da mucha información “estructural” de la molécula
    • i) Estados energéticos rotacionales Caso : Molécula diatómica 3 grados de libertad rotacional X: Rot Y-Z Y: Rot Y Z: Rot X-Y m 1 m 2 r z x y
    • m 1 z m 2 CM  z 0 r r 
    • Las transiciones posibles rotacionales se muestran en el siguiente diagrama donde la regla de selección esta dada por  J = +/- 1, E KRi J 3 2 1 0
    • Las transiciones de los estados rotacionales se ajusta a la regla De selección j= + 1 la cual considera la conservación del L del sistema molécula – fotón. La transiciones rotacionales conducen a espectros de emisión -absorción fotónica en la franja de microondas hasta IR lejano.  Teoría física  modelo  experimentos: Caso : CO r C O M1 mc M2 mo mc y mo= ok u:uma u: 1,6 *10 (-27)  r:0,113 nm
    • ii) Energía vibracional
      • Modelo
      m1 m2 k k Sistema  k {sistema m-k: MAS}
    • Regla de selección:  =+/-1 E 12 = E 12 : Absorción E 32 = E 32 : Emisión A T s ordinarias: E v = E v,v=0 (  E>>k B T) E vib  3 2 1 0
    •  
    • iii) Espectros moleculares Asumiendo grados de libertad independientes,
      • Diagramas de nivel de energía:
      • Especto del HCl: doblete; concordancia con el modelo
    • I 8.00 8.20 8.40 8.60 8.80 9.00 9.20 x 10 13 Hz Frecuencia I
    • 5.3) ENLACES EN SÓLIDOS
      • Tipos de Enlaces:
      •  Enlace Iónico (NaCl)
      •  E covalente (diamante)
      •  E Metálico (metales): Iónico-covalente
    • i) Sólidos Iónicos: NaCl
      • Interacción Coulombiana
      • Na + tiene 6 iones Cl - vecinos mas cercanos
      • Cl - tiene 6 iones Na + vecinos mas cercanos
    •  
    • La energía potencial total se puede modelar de esta forma,
    • U T r U 0
      • U 0 Energía cohesiva Iónica del sólido
      • Energía cohesiva Atómica:
      E=?
    • E=6,31
      • Propiedades Generales :
      •  Duros y estables
      •  Pobres conductores de I y Q
      •  Transparentes en la zona visible
      •  Absorbentes en zonas IR medio y lejano
      •  Solubles en líquidos polares: H 2 O
    •