QFII boletin 2 2012
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QUÍMICA FÍSICA II Curso 2011/12 Problemas de espectroscopía de rotación molecular 1. Explica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones: a) La separación entre los niveles de energía rotacional del 1 H 2 es menor que la separación entre los niveles del 2 H 2 . b) En un espectro Raman rotacional se absorben o se emiten fotones de microondas. c) Las moléculas CH 4 y CH 3 Cl pueden distinguirse por su espectro de absorción rotacional. d) El valor de J correspondiente al nivel rotacional más poblado a 25 o C es menor para el 1 H 19 F que para el 2 H 19 F. e) Si el número de onda de la transición de absorción rotacional J = 1 J = 0 de una determinada molécula aparece a 10 cm 1 , la transición de emisión J = 1 J = 0 aparece también a 10 cm 1 . 2. La distancia de enlace de equilibrio del CS vale 1,5628 Å. Considerando que la molécula se comporta como un rotor rígido: a) Determina la posición de la línea correspondiente a la transición J = 6 J = 5 en el espectro de absorción rotacional del isótopo mayoritario de esta especie. b) Determina la distancia entre líneas consecutivas del espectro de absorción rotacional. c) ¿Cuál debe ser la línea más intensa en el espectro de absorción rotacional de esta especie a 25 ºC? d) Haz un esquema del espectro de absorción rotacional de esta especie a 25 ºC. 3. Al medir el espectro de absorción rotacional del 12 C 16 O se observó que dos de sus líneas aparecen a los siguientes números de onda. ~ / cm 1 3,84503319 7,68991907 Aplicando el modelo de rotor rígido, asigna las líneas anteriores a la transición correspondiente y calcula la distancia de enlace del CO. 4. En el espectro de rotación pura de una mezcla de Na 35 Cl y Na 37 Cl aparecen dos líneas a 114722,6 MHz y 117230,0 MHz, debidas a la transición J = 9 J = 8 de las dos moléculas. Asigna las líneas a la molécula correspondiente y calcula la distancia de enlace de ambas moléculas. 5. El espectro Raman rotacional del 14 N 2 , realizado con una fuente de luz monocromática de 488 nm, muestra entre otras las siguientes líneas consecutivas: ~ / cm 1 20447,88 20455,86 20463,84 20471,82 20479,81 a) Asigna las líneas anteriores a la transición correspondiente. ¿Qué nombre reciben estas líneas? b) Calcula la distancia de enlace del N 2 . c) Determina el número de onda de las dos líneas Raman más próximas a la línea Rayleigh. 6. En la tabla figuran algunas líneas del espectro Raman rotacional del 1 H 2 determinado a 350 K. ( ~ i ~ )/cm 1 364,8 608,0 851,2 1094,4 1337,6 Intensidad relativa 1,0 5,46 1,12 1,05 0,06 a) Asigna las líneas anteriores a la transición correspondiente. ¿Son líneas Stokes o anti-Stokes? b) Comprueba si el modelo de rotor rígido permite predecir la mayor intensidad de la segunda de las líneas mostradas. c) Determina la distancia de enlace del H 2 d) Calcula la posición, con respecto a la línea Rayleigh, a la que aparecerá la primera línea Stokes en el espectro Raman rotacional del 1 D 2 .
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QUÍMICA FÍSICA II Curso 2011/12 Problemas de espectroscopía de rotación molecular
1. Explica si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:
a) La separación entre los niveles de energía rotacional del 1H2 es menor que la separación entre los niveles del 2H2.
b) En un espectro Raman rotacional se absorben o se emiten fotones de microondas.
c) Las moléculas CH4 y CH3Cl pueden distinguirse por su espectro de absorción rotacional.
d) El valor de J correspondiente al nivel rotacional más poblado a 25oC es menor para el 1H19F que para el 2H19F.
e) Si el número de onda de la transición de absorción rotacional J = 1 J = 0 de una determinada molécula aparece a 10 cm1, la transición de emisión J = 1 J = 0 aparece también a 10 cm1.
2. La distancia de enlace de equilibrio del CS vale 1,5628 Å. Considerando que la molécula se comporta como un rotor rígido:
a) Determina la posición de la línea correspondiente a la transición J = 6 J = 5 en el espectro de absorción rotacional del isótopo mayoritario de esta especie.
b) Determina la distancia entre líneas consecutivas del espectro de absorción rotacional.
c) ¿Cuál debe ser la línea más intensa en el espectro de absorción rotacional de esta especie a 25 ºC?
d) Haz un esquema del espectro de absorción rotacional de esta especie a 25 ºC.
3. Al medir el espectro de absorción rotacional del 12C16O se observó que dos de sus líneas aparecen a los siguientes números de onda.
~ / cm 1 3,84503319 7,68991907
Aplicando el modelo de rotor rígido, asigna las líneas anteriores a la transición correspondiente y calcula la distancia de enlace del CO.
4. En el espectro de rotación pura de una mezcla de Na35Cl y Na37Cl aparecen dos líneas a 114722,6 MHz y 117230,0 MHz, debidas a la transición J = 9 J = 8 de las dos moléculas. Asigna las líneas a la molécula correspondiente y calcula la distancia de enlace de ambas moléculas.
5. El espectro Raman rotacional del 14N2, realizado con una fuente de luz monocromática de 488 nm, muestra entre otras las siguientes líneas consecutivas:
~ / cm1 20447,88 20455,86 20463,84 20471,82 20479,81
a) Asigna las líneas anteriores a la transición correspondiente. ¿Qué nombre reciben estas líneas?
b) Calcula la distancia de enlace del N2.
c) Determina el número de onda de las dos líneas Raman más próximas a la línea Rayleigh.
6. En la tabla figuran algunas líneas del espectro Raman rotacional del 1H2 determinado a 350 K.
( ~ i ~ )/cm1 364,8 608,0 851,2 1094,4 1337,6 Intensidad relativa 1,0 5,46 1,12 1,05 0,06
a) Asigna las líneas anteriores a la transición correspondiente. ¿Son líneas Stokes o anti-Stokes?
b) Comprueba si el modelo de rotor rígido permite predecir la mayor intensidad de la segunda de las líneas mostradas.
c) Determina la distancia de enlace del H2
d) Calcula la posición, con respecto a la línea Rayleigh, a la que aparecerá la primera línea Stokes en el espectro Raman rotacional del 1D2.
