FQIV Aula 17

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Espectroscopia Vibracional
Aula 17
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Química Quântica
Vibrações em moléculas
Química Quântica
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Vibrações em Moléculas
Pode-se escolher as coordenadas que correspondam a todos os átomos se movendo na mesma direção, x, y ou z (Movimento de translação);
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Vibrações em Moléculas
O movimento das moléculas pode ser analisado ainda em termos do movimento de rotação. Serão 2 graus de liberdade rotacional para moléculas lineares e 3 para não-lineares.
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Vibrações em Moléculas
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Modos Normais de Vibração
Química Quântica
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Movimento de estiramento
O átomo de H se move mais do que o Cl = preservação do centro de massa
Modos Normais de Vibração
Química Quântica
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Estiramento Assimétrico (3756 cm-1)
Estiramento Simétrico (3657 cm-1)
Deformação Angular (1595 cm-1)
Abordagem Mecânico-Quântica das Vibrações
Se considerarmos uma molécula diatômica como um oscilador harmônico ideal ela pode ser definida pela Lei de Hooke:
A energia potencial é dada por: 
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Abordagem Mecânico-Quântica das Vibrações
 A energia é dada por (relembre o modelo do oscilador harmônico):
A frequência, a constante de força e a massa reduzida relacionam-se por:
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Nível de energia vibracional, não confundir com frequência
Exemplo 12
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Regras de Seleção para a Espectroscopia Vibracional
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Regras de seleção
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Regras de seleção
Química Quântica
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Regras de Seleção
Química Quântica
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Moléculas Diatômicas e Lineares
Das moléculas diatômicas, somente as moléculas heteronucleares apresentam espectro de absorção vibracional;
Espectros simples: há apenas 1 vibração (modo vibracional de estiramento);
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Moléculas Diatômicas e Lineares
Química Quântica
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Moléculas Diatômicas e Lineares
Moléculas reais não são sistemas ideais  Oscilador anarmônico;
Oscilador anarmônico: 
Energias maiores maior divergência do modelo ideal
Contempla a dissociação da molécula  não existem níveis de energia vibracionais quantizados acima da energia de dissociação.
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Oscilador Anarmônico
Química Quântica
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Oscilador Anarmônico
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Exemplo 16
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Vibrações em moléculas triatômicas
Química Quântica
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Transições Vibracionais Proibidas e Não Fundamentais
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Transições Vibracionais Proibidas e Não Fundamentais
Bandas de Combinaçao:
 Em alguns casos absorções ocorrem devido à combinações de vibrações normais da molécula
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Regiões de Impressão Digital
Em muitos casos uma vibração normal deve-se a um movimento simples entre 2 ou 3 átomos numa parte da molécula;
Os movimentos normais podem ser descritos em termos de seus componentes principais. Ex: C-H, O-H;
Regiões do espectro IV correspondem a tipos característicos de movimentos vibracionais das moléculas (Regiões de frequência de grupo ou Regiões de Impressão Digital)
Química Quântica
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Regiões de Impressão Digital
Regiões de Impressão Digital se referem à própria vibração fundamental e não às harmônicas ou às combinações;
Química Quântica
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As regiões de impressão digital não garantem a identificação da molécula analisada;
Estas regiões dão apenas pistas ou confirmam hipóteses;
Para uma análise correta todo o espectro deve ser considerado.