7: Estados rotacionales
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Las moléculas giran así como vibran. Las transiciones entre los niveles de energía rotacional en las moléculas generalmente se encuentran en las regiones de infrarrojo lejano y microondas del espectro electromagnético.
- 7.1: Introducción a la Rotación
- Las moléculas giran así como vibran. Las transiciones entre los niveles de energía rotacional en las moléculas generalmente se encuentran en las regiones de infrarrojo lejano y microondas del espectro electromagnético. Veremos que la magnitud del momento de inercia de la molécula provoca transiciones rotacionales en estas regiones espectrales. También aprenderemos por qué las líneas están casi igualmente espaciadas y varían en intensidad. Dichos espectros se pueden usar para determinar longitudes de enlace, e incluso ángulos de enlace en moléculas poliatómicas.
- 7.2: El operador hamiltoniano para movimiento rotacional
- El movimiento traslacional se puede separar del movimiento rotacional si especificamos la posición del centro de masa por un vector R, y las posiciones de cada átomo con respecto al centro de masa. Dado que el movimiento de traslación y el movimiento rotacional son separables, es decir, independientes, las energías de traslación y rotación se sumarán, y la función de onda total será producto de una función de traslación y una función de rotación.
- 7.3: Resolviendo la ecuación de Schrödinger del rotor rígido
- Para resolver la ecuación de Schrödinger para el rotor rígido, separaremos las variables y formaremos ecuaciones de una sola variable que se pueden resolver de forma independiente.
- 7.4: Operadores de Momentum Angular y Valores propios
- El momentum ngular es un componente clave en las descripciones físicas de los sistemas giratorios. Es importante porque el momento angular, al igual que la energía y el impulso lineal, deben conservarse en cualquier proceso. En consecuencia, el momento angular se utiliza para derivar reglas de selección para transiciones espectroscópicas, determinar qué estados de átomos y moléculas pueden verse afectados por diversas perturbaciones e identificar mecanismos posibles y prohibidos en las reacciones químicas.
- 7.5: Propiedades mecánicas cuánticas de moléculas diatómicas giratorias
- En esta sección examinamos los estados rotacionales de una molécula diatómica comparando la interpretación clásica del vector de momento angular con la interpretación probabilística de las funciones de onda de momento angular. Queremos responder a los siguientes tipos de preguntas. ¿Cómo se describe la orientación de una molécula diatómica giratoria en el espacio? ¿La molécula está rotando realmente? ¿Qué propiedades de la molécula se pueden observar físicamente?
- 7.6: Espectroscopía Rotacional de Moléculas Diatómicas
- Los momentos dipolares eléctricos permanentes de las moléculas polares se acogen al campo eléctrico de la radiación electromagnética para inducir transiciones entre los estados rotacionales de las moléculas. Las energías que están asociadas con estas transiciones se detectan en las regiones de infrarrojo lejano y microondas del espectro. Las reglas de selección para las transiciones rotacionales se derivan de la integral del momento de transición mediante el uso de las funciones armónicas esféricas y el operador de momento dipolo apropiado.
- 7.7: Descripción general del Rotor Rígido
- Encontramos que las funciones de onda rotacionales son funciones llamadas armónicos esféricos, y que estas funciones son productos de las funciones asociadas de Legendre y la función eimφeimφ. Dos números cuánticos, J y mJ, están asociados con el movimiento rotacional de una molécula diatómica. Los números cuánticos identifican o especifican las funciones particulares que describen estados rotacionales particulares.
- 7.E: Estados rotacionales (Ejercicios)
- Ejercicios para el TextMap “Estados cuánticos de átomos y moléculas” de Zielinksi et al.