Esercizi risolti Chimica Fisica 3

1. Conversione di lunghezza d'onda

Una sorgente monocromatica emette a 600 nm. Trasformare questo valore in numeri d'onda, frequenza (Hz), Joule e kcal/mole.

2. Trasmittanza e assorbanza

Scrivere le espressioni della trasmittanza e dell'assorbanza; indicare i loro limiti teorici di variabilità ed i valori ottimali. Determinare il coefficiente di estinzione molare per un soluto di concentrazione 3.01 M, (cella con cammino ottico pari a 0.25 cm, trasmittanza misurata pari a 0.53).

3. Spettrofotometro FTIR

Lo specchio mobile di uno spettrofotometro FTIR si muove tra -d e d. Disegnare il diagramma della trasformata di Fourier per una radiazione monocromatica. Disegnare anche la FT quando lo specchio mobile raddoppia il cammino.

4. Transizione in spettro di fluorescenza

Che tipo di transizione presenta un solvente in uno spettro di fluorescenza con λ_ecc = 280 nm e a quale lunghezza d'onda (valore approssimato)? Si osserva un picco di emissione poco intenso dovuto allo scattering Raman (inelastico, Stokes vibrazionale). Nel caso dell'H₂O o del metanolo questo è collocato a circa 308 nm se l'eccitazione è a 280 nm, corrispondente ad un Raman shift di circa 3600 cm^-1, che dovrebbe essere attribuibile allo stretching del legame O-H.

5. Condizione per l'effetto laser

Indicare qual è la condizione per ottenere l'effetto Laser. In figura è riportato uno schema a quattro livelli con i tempi di vita degli stati eccitati. È possibile ottenere emissione di luce laser tra il livelli C e D e perché.

6. Molecola AB₂ e dipolo

Una molecola AB₂ con distanze di legame d_AB=1.0 Å ed angolo 120° ha un dipolo pari a 1.2 D. Calcolare le frazioni di carica.

7. Calcolo di J_max per metano

Calcolare il valore di J_max per la molecola di metano (B=5.24 cm^-1) alla temperatura di 27°C.

8. Rotatore simmetrico

Dato un rotatore simmetrico con A=2.000 cm^-1, B=9.000 cm^-1 e J=4:

• Calcolare l'energia minima e massima che la molecola può assumere.
• Determinare l'angolo del vettore momento angolare con l'asse principale di simmetria, per una rotazione "testa - coda" e per il massimo valore di K.

9. Diffrazione su reticolo

Una radiazione bianca incide su di un reticolo con 2000 righe/cm formando con la normale un angolo di incidenza pari a 30°. A quale angolo verrà riflessione (sul lato opposto a quello d'incidenza) la componente pari a 500 nm per il primo e il secondo ordine di diffrazione.

• n=1 sinθ_r= 0.6 θ_r =36.87°
• n=2 sinθ_r= 0.7 θ_r =44.43°

10. Conversione di numero d'onda

Una sorgente monocromatica emette a 1000 cm^-1. Trasformare questo valore in lunghezza d'onda, frequenza (Hz), Joule e kcal/mole ed indicare la regione spettrale.

12. Modi normali di vibrazione

Una molecola piramidale AB₃ presenta x modi normali di vibrazione. Quanti sono, e di quale tipo (stretching, bending, degenere, nomenclatura della numerazione...).