1 teoria ir modelo de una molécula sencilla una molécula diatómica puede relacionarse con un...
TRANSCRIPT
1
TEORIA IR
Modelo de una molécula sencilla
Una molécula diatómica puede relacionarse con un muelle unido a dos bolas de masa m.Este es el modelo del oscilador armónico simple.
A la distancia del equilibrio d, el muelletiene una energía potencial relativa cero.cuando éste se estira o comprime, la Ep aumenta describiendo una parábola. Esta curva se denomina potencial armónico
IR: Teoría
2
TEORIA IR
A la distancia del equilibrio d, el muelletiene una energía potencial relativa cero.Cuando éste se estira o comprime, la Ep aumenta describiendo una parábola. Esta curva se denomina potencial armónico
IR: Teoría
3
TEORIA IR
La frecuencia de vibración serelaciona con la cte de fuerza K y lamasa m por la ecuación:
€
ν =12π
km
A mayor K, mayor
IR: Teoría
4
TEORIA IR
Una masa mayor reduce la frecuencia,pero la curva no cambia.
IR: Teoría
5
TEORIA IR
La molécula vibra con una Etotal igual a la Epotencial en la posición estirada o comprimida
IR: Teoría
6
TEORIA IR
Cuando el muelle se estira una cantidad xmax y luego se suelta,éste vibra con una Etotal igual a1/2Kxmax2. El modelo predice quela molécula puede vibrar a cualquierEnergía. Esto es incorrecto para unamolécula.
IR: Teoría
7
TEORIA IR
La mecánica cuántica predice las mismasrelaciones entre la frecuencia, cte fuerza yla masa que la m.clásica. Sin embargo la m.cuántica predice que la molécula puede vibrar solamente a niveles de energía quese ajustan a la fórmula:
€
En= n+12
⎛ ⎝ ⎜
⎞ ⎠ ⎟ hν n=0,1,2,3
Se dice que la energía está cuantizada
Modelo mécanica cuántica
IR: Teoría
8
TEORIA IR
En este modelo, una molécula sólo puede absorber luz de energía igual alespacio entre dos niveles.Además, para un oscilador armónico, estas transiciones sólo ocurren entreun nivel y el siguiente: n = Esta es la llamada regla de selección.
IR: Teoría
9
TEORIA IR
Por la regla de selección, una molécula sólo absorbe luz de energía hu.Por lo tanto, el IR de esta mólecula tieneun único pico a la frecuencia de esa energía.
A mayor espacio entre los niveles,mayor energía y a la inversa.
IR: Teoría
10
TEORIA IR
Un espectro real es más complicado.1. Una molécula no es un oscilador armónico.Cuando los átomos se acercan, se repelen más que un muelle.Cuando se separan se rompe el enlace.Este comportamiento se modaliza con un Potencial no armónico.
IR: Teoría
11
TEORIA IR
En este modelo, los niveles estánIgualmente espaciados sólo en la regiónQue se asemeja al potencial armónico.La regla de selección no se cumple deManera rigurosa. Una transición n=2, Llamada armónico, corresponde a 2h
IR: Teoría
12
TEORIA IR
La banda armónica aparece a a<2de la banda fundamental y es menosintensa. A menudo es tan pequeña que no se ve.
IR: Teoría
13
SUMARIO
•La frecuencia está relacionada con la cte de fuerza Ky la masa m según:
€
ν =12π
Km
⎛ ⎝ ⎜
⎞ ⎠ ⎟
•La molécula puede poseer sólo cantidades de E cuantizadas:
€
En= n+12
⎛ ⎝ ⎜
⎞ ⎠ ⎟ hν
•La molécula absorbe luz IR de energía = h (fundamental), yde 2h (armónico).
•Para que se dé absorción, la molécula debe poseer un dipolooscilante, y debe variar con la vibración.
•Moléculas con >de dos átomos tienen espectros IR complejos
•La frecuencia de la luz debe ser idéntica a la de vibración.
IR: Teoría
14
TEORIA IR
La vibración global se divideen tres movimientos simples: modos normales. Moléculas no lineales tienen3N-6 modos normales.N = nº átomos molécula
deformación
tensiónsimétrica
tensiónantisimétrica
IR: Teoría
15
TEORIA IR
Cada modo normal da cambioen el momento dipolar.2 vibraciones tensión se solapan
IR: Teoría
16
TEORIA IR
o.o.p. deformación
deformación plano
tensión simétrica
tensión antisimétrica
++ -
La molécula lineal CO2 tiene 4 modos normales:Deformación en el plano y fuera del planoTensión simétrica y antisimétrica.
IR: Teoría
17
TEORIA IR
Pentano: 17 átomos y 45 modos normales!difícil de determinar cada modo normal!
Situación se simplifica suponiendo:Cada grupo funcional se trata indpte.Ej. Grupo metilo tiene los mismos modosnormales sin tener en cuenta a quienestá unido.
IR: Teoría
18
TEORIA IR
Cada grupo funcional tiene un conjunto de frecuencias de grupoque corresponde con los modos normales para el grupo.
IR: Teoría
19
Picos < 1400 cm-1 forman parte de la región “huella”.Muchos de estos picos dependen de la estructura globalmás que de los grupos funcionales.Huella específica de la molécula. Sirve para identificarcon espectros de referencia.
TEORIA IRIR: Teoría
20
MODOS NORMALES VIBRACION CH3
V. tensión
antisimétrica simétrica
un enlace se estira los otros dos se encogen
los tres enlaces seestiran en fase
IR: Teoría
21
antisimétrica
MODOS NORMALES VIBRACION CH3
V. deformación
simétrica
paraguas
IR: Teoría
22
MODOS NORMALES VIBRACION CH2
V. tensiónantisimétrica simétrica
V. deformación
tijera
IR: Teoría