1. 5 ) ESTRUCTURA
MOLECULAR

2. 5.1) ENLACES MOLECULARES
Sistemas = sistemas de átomos
¿Cómo se ensamblan o unen los átomos?
 interacciones eléctricas
+ -
Enlaces

3. 5.1) ENLACES MOLECULARES
i) ENLACES IÓNICOS
 Caracterizados por interacciones
eléctricas de iones atómicos.
 Molécula +de Cloruro de sodio
-
NaCl= Na + Cl

4. 5.1) ENLACES MOLECULARES
Enlace medianamente intenso
NaCl  Na+ Cl( orden de eV)
+ -

5. ii) ENLACES COVALENTES
Caracterizados por fuerzas eléctricas más
intensas debido al acople {apareamiento} de
electrones
Compartición de electrones
Caso más típico es el H2
H2 = H – H

6. Son energéticamente más intensos que el
enlace ion – ion
Cl2 , O2, H2O ,CH4

7. iii) ENLACES DE VAN DER WALLS
Caracterizados por interacciones eléctricas
débiles entre dipolos
H20, HCl : Moléculas polares
permanentes, por ejemplo,

8. Son enlaces energéticos débiles respecto
de los ION-ION
Las fuerzas de Van der Walls pueden ser:
p-p (permanente-permanente)

9. p-p (permanente-inducido)
p-p (inducido-inducido)

10. iv) ENLACE DE H
Caracterizado por compartir protones
Presentes en macro-moléculas {moléculas
orgánicas}
Son de intensidad energética baja (– 0.1 eV)

11. v) ENLACE METALICO
Presente en sólidos metálicos
Las fuerzas de enlace entre los núcleos
positivos y el gas de electrones.

12. 5.2) ENERGÍAS Y ESPECTROS
MOLECULARES
Caracterizaremos energéticamente a los sistemas
moleculares. Esta caracterización se efectuará
considerando básicamente energías rotacionales y
vibracionales,
Molécula CM
Energía eléctrica : e-e , e-p
Energía de traslación: CM
Energía cinética de rotación
Energía de vibración

13. 5.2) ENERGÍAS Y ESPECTROS
MOLECULARES
ESTADO MOLECULAR CARACTERIZADO
POR ENERGIA, Emol
Emol E elect E kT EkR Evib ...
Compleja , No da mucha
problema de información
muchos cuerpos “estructural” de
la molécula

14. i) Estados energéticos
rotacionales
Caso: Molécula diatómica
r
m1 m2 3 grados de libertad
rotacional
z
X: Rot Y-Z
Y: Rot Y
y Z: Rot X-Y
x

15. z
z
r r
m1 m2 0
CM
1 2 2 m1m2
EkR Iw , I r
2 m1 m2
L Iw
L J ( J 1), J : numero cuantico rotacional
Re emplazando
J ( J 1) 2
EK , R ,J 0,1, 2,...
2I

16. Las transiciones posibles rotacionales se muestran en
el siguiente diagrama donde la regla de selección esta
dada por J = +/- 1,
J EKRi
6 2
EKR 3
3 I
3 2
EKR 2
2 I
1
2
EKR1
0 I
EKR 0 0

17. 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:
h
E ij Ej Ei f Ei kE1 k
(2 ) I
Caso: CO
mc y mo= ok
C O
r
u:uma
M1 M2 u: 1,6 *10(-27)
mc mo r:0,113 nm

18. ii) Energía vibracional
• Modelo
k k
m1m2
m1 m2
m1 m2
Sistema k {sistema m-k: MAS}
2 1 k
w
T 2
1
Evib Eoscmascuantico h v
2
v : # cuantico vibracional ; v 0,1, 2, ...
h k 1
Evib (v )
2 2

19. Regla de selección: =+/-1
Evib
E3 7 E0
3
2 E2 5 E0
1 E1 3E0
0  k
E0
2
E12 = E12 : Absorción
E 12 E12 E 2 E1 A Ts ordinarias: Ev = Ev,v=0 ( E>>kBT)
E32 = E32 : Emisión
E 43 E43 E 4 E3
E IR

20. E
E :E h
h
 k
E (eV ) Eij aE0 a
2
Enlaces : k ( informacion diversa)
kCO 1860 N / m
kHCl 480 N / m

21. iii) Espectros moleculares
Asumiendo grados de libertad independientes,
Emol ,rot ,vib Ekr Evib
Emol ,rot ,vib Ej
2
 ( J ( J 1) k 1
Ej  (v )
2I 2

22. • Diagramas de nivel de energía:
2
E h J 1 , J 1, J 0,1, 2,;
I
1; J : inicial
2

E h J ; J 1, J 1, 2,;
I
1; J : inicial
• Especto del HCl: doblete; concordancia con el
modelo

23. I
I
8.00 8.20 8.40 8.60 8.80 9.00 9.20 x 1013 Hz
Frecuencia

24. 5.3) ENLACES EN SÓLIDOS
• Tipos de Enlaces:
Enlace Iónico (NaCl)
E covalente (diamante)
E Metálico (metales): Iónico-covalente

25. i) Sólidos Iónicos: NaCl
• Interacción Coulombiana
• Na+ tiene 6 iones Cl- vecinos mas cercanos
• Cl- tiene 6 iones Na+ vecinos mas cercanos
Na : E p,elect Na 6Cl 6kee2 / r; r : Na Cl : atractiva

26. Na : E p ,elect Na 
12 Na : repulsivo; r : Na Na  2r
12ke e2 /( 2r )

2
E p ,elect ,atractiva ,res ke e / r , : cte de Madelung
(estructura del cristal)
NaCl 1,7476

27. La energía potencial total se puede modelar de
esta forma,
A B
E pot ,total n m
r r
2 2
ke e B A ke e
U total m
r r n 1

28. UT
r
U0

29. Grafica U total (r ),U 0 : mínimo (separación de equilibrio, r r0 )
e2 1
U0 ke 1
r0 m
• U0 Energía cohesiva Iónica del sólido
U 0 : solido iones aislados
U 0, Nacl 7,84 eV / Na Cl

30. • Energía cohesiva Atómica:
E
NaCl Na Cl E=?
E1
NaCl Na Cl , E1 7,84
E2
Na Cl Na Cl , E2 5,14 3,61
Na Na 5,14eV
Cl 3,61eV Cl

31. 
E 7,84 5,14 3,61 6,31

Na Cl E 
NaCl : E 6,31
E=6,31

32. • 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: H2O