tarea

1. Tarea de Física Experimental Avanzada I.
1. Considerando la relación de la velocidad de la luz, c, con la frecuencia, , y la longitud
de onda, , calcula el periodo y la frecuencia de la luz cuya  es 2.0x105 m.
2. Si el periodo de una onda luminosa es 2.0x10-17 s, ¿cuál es la longitud de esta onda en
nanómetros?
3. Calcula el periodo de la radiación electromagnética con = 4.0x103 cm.
4. ¿Cuál es la frecuencia de la luz verde cuya longitud de onda es de 500 nm.
5. Considerando la relación de la energía de los fotones (“paquete de energía”) o, E, con
la constante de Planck, h (h=6.63x10-34 J s), y la frecuencia, , es
E=h la energía de fotones que corresponde a la luz de frecuencia
de 3.0x1015 s-1.
6. ¿Cuál es la frecuencia de la luz que corresponde a los fotones cuya energía es 5.0x10-12
J?
7. A partir de la definición de la energía dada en el problema 5, escribe la relación de la
energía con la longitud de onda, , y calcula la energía de fotones con =0.05 nm.
8. Demuestra que el número de onda 𝜈̅ =
1
𝜆
es proporcional a la energía, y calcula la
energía de los fotones cuya 𝜈̅ es de 2.5x10-5 cm-1.
9. ¿A cuál región del espectro electromagnético corresponde la radiación cuya 𝜈̅ es: a) 983
cm-1, b) 3.0x104 cm-1, c) 5.0 cm-1, 8.7x104 cm-1
10. Los primeros tres niveles de energía rotacional de las moléculas de CO tienen energías
de: E1=0, E2=7.6x10-23, y E3=22.9x10-23 J/molécula. ¿Cuál es el número de onda de la
luz necesario para excitar la molécula de CO desde E1 a E2?
11. El espaciamiento entre los niveles de energía rotacional es inversamente proporcional al
momento de inercia de una molécula, definido como 𝐼 = 𝜇𝑟2
, donde 𝜇 =
𝑚1 𝑚2
𝑚1 +𝑚2
, entre
las dos masas. ¿Cuál de los dos compuestos siguientes tendría mayor diferencia entre
los niveles de energía rotacional?
Compuesto 𝜇 Long. de enlace
NO 12.4x10-24 g 0.115 nm
NaCl 23.2x10-24 g 0.236 nm
12. El modelo del oscilador armónico clásico puede aplicarse como una aproximación para
cuantificar la frecuencia, la energía, la longitud de onda o el número de onda de
vibración de dos átomos unidos por un enlace químico. Considerando la cuantización de
la energía, una diferencia de dos niveles consecutivos de energía vibracional típica es
2.0x10-20 J. ¿Cuál número de onda de una radiación luminosa se requiere para causar
una transición de 2.0x10-20 J? ¿A cuál región del espectro electromagnético corresponde
la absorción de energía vibracional de este valor?
13. ¿Cuál es el orden, de menor a mayor constante de resorte, de los tres enlaces de
carbono, C - C, C = C, o 𝐶 ≡ 𝐶 ? ¿Por qué?
14. Si se considera el modelo cuántico de la luz y su absorción por la materia, la energía
vibracional puede expresarse como 𝐸𝑣𝑖𝑏 =
( 𝑣 +
1
2
)ℎ
2𝜋
√
𝑘
𝜇 𝑚1−𝑚2
2
. Donde  es adimensional y
puede tomar los valores 0, 1, 2, 3, etc. La frecuencia de vibración calculada para el
enlace C-H, a partir de la cte. de fuerza k=5.0 N/cm y las masas de los átomos, 20x10-24
g y 1.6x10-24 g, es 9.3x1013 s-1. ¿Cuál es el número de onda (en cm-1) de la banda
fundamental de absorción (= 0 a =1) y del primer sobretono (= 0 a =2)?

2. 15. Calcula la longitud de onda y el número de onda de la banda de absorción fundamental
para C=O, suponiendo una constante de fuerza de 1.0x10 N/cm y 𝜇 𝐶=𝑂 = 1.2𝑥10−23
g.
16. La ciclopentanona tiene una banda de absorción intensa a 𝜈̅ = 1750 cm-1 que
corresponde al carbonilo. Supón que esta es la banda fundamental, y calcula la
constante de fuerza para el carbonilo de la ciclopentanona, sabiendo que 𝜇 𝐶=𝑂 =
1.2𝑥10−23
𝑔.
17. Las vibraciones de estiramiento del enlace carbono-carbono da origen a las siguientes
absorciones, según sea el tipo de enlace.
C – C 7.0 m
C = C 6.0 m
𝐶 ≡ 𝐶 4.5 m
18. Ordena de menor a mayor constante de fuerza de las enlaces del cuadro anterior.
19. Las vibraciones fundamentales de estiramiento de los enlaces C-C, C-N y C-O absorben
en las siguientes regiones:
l, m 𝜈̅, cm-1
C - C 7.0 1,430
C - N 7.5 1,330
C - O 7.8 1,280
Compara las diferencias relativas entre los niveles vibracionales
= 0 y v =1 para los enlaces listados en la tabla.