Laboratorio di chimica fisica 1 - Spettroscopia Molecolare (Parte 2 di 3)

SPETTROSCOPIA ROTAZIONALE Zonaspettrale 1 300GHz 0,033 10 am 1 microonde FIR Statofisicodelcampione gassoso bassapressione Motimolecolaristudiati rotazioni Tecnichespettroscopiche assorbimento Raman scattering Informazionifornite strutturamolecolare Modelloquantistico rotatore rigido 1 Momentodi inerzia La molecolaruotaattorno a 3 assi perpendicolari fra di loro e per il baricentro pa santi Momento di inerzia dellamolecola I mi ri dove N nodiatomi mi massadell'atomo i esimo ri distanzadell'atomo i esimodall'assedi rotazione Il momento di inerzia èespressocome un tensoresimmetrico 3 3 Ig x Igg Iyz dove I Xx Ivy Fi mi gi t Zi II mi tifi gliassi delle NOTA i terminifuori diagonalesonopresenti perché c ordinate non coincidonocongliassi principalidellamolecola Si definisce ellissoidedi inerzia il luogodeipuntipercui 2 Ivy Xy 2 I XZ XZ 2 I yz YZ 1 Izz Z Se le componentimistesononulle allora si definiscono i momenti I xx X I yy y d'inerzia Ia Ia X2 Ib Y pri cipali I xx Ib I yy Ic Izz e risulta Ie ZZ 1 2 Tipologiedi rotatoririgidi In base ai valori assuntidaimomentiprincipali d'inerzia i rotatori rigidivengonoclassificati in tipologie i Rotatorisferici Ia Ib Ic I es Cha Cola Rotatori lineari Ia O In Ic es Molecoleblatomiche Co2 Rotatorisimmetrici hanno cn con na 3 Ellissoideoblato Ia Ib Ic Ellissoideprolato Ia Ib Ic Rotatoriasimmetrici Ia Ib Io es benzene es CH3 Cl CHEN es H2O CH20 SPETTROSCOPIA DIASSORBIMENTO ROTAZIONALE 1 Regole diselezione Affinchél'integraledi transizione sia diversodazero transit permessa lamolecoladeveavere un momento di dipolo permanente no 0 47 In latransizionedeve avvenire fra stati rotazionalladiacent Siccome dev'essere noto le molecoleapolari e lineari centro es cos nondanno assorbimenti nella spettroscopia si metriche r tazionale pura Anche i rotatorisfericihannono 0 Fattori cheinfluenzano l'intensitàdi assorbimento fattoridi popolazionedeglistaticoinvolti nellatransizione degenerazione dei livelli rotazionali 2771 2 NOTA la degenerazione influenza la distribuzionedella popolazione 3 Rotatorerigido Le autofunzioni delrotatorerigidosono le armonichesferiche 4in 0 9 510 719 m dove S 0 N Po coso cime Tell Le I numeri quantici 1 e m numeroquanticodel momentoangolare numero quanticomagnetico sono rappresentati in rotazionalerispettivamenteda a e M spe troscopia Momentoangolare 151 ti va la 1 Componente z del mom Ang Jz KM a 0,1 2 2 E ME a L'energia E di unostatodelrotatorerigido ècorrelata a 2 invece la degenerazione di ciascunostato è correlata a M 4 Rotatori lineari L'energia di uno stato di un rotatorelineare è Eg 7 7 1 hB dove B è la costanterotazionale Be già In Leregoledi selezioneper un potatorelineare sono le seguenti NO 7 O 47 I 1 e 4M I 1 Oppure 4 M O L'energiaditransizioneper un rotatore lineare è LE E LINI EH 4 E 241371771 lo spettrorotazionaledi un potatorelinearepresentadellebande equispaziate di un'unità2hB NOTA L'energiadellostatofondame