DISTRIBUCIONES DE PROBABILIDAD DISCRETA

TRANSICIONES ELECTRNICASTECNICAS DE ANLISIS INSTRUMENTALGEOLOGALuisa casadiegos Agudelo 2112548 ALVARO ALEJANDRO VILLAR CEPEDA 2110072

ROTACIONALES Y VIBRACIONALES

TRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALESINTRODUCCION

La radiacin electromagntica (EM) Es una perturbacin energtica que se propaga incluso en el vaco y es producida por el movimiento de partculas cargadas, la carga produce campos elctricos variables y el movimiento de ellas campos magnticos variables. La espectroscopia estudia las interacciones de la radiacin electromagntica (luz) con la materia. Entre los fenmenos que producen estas interacciones estn la absorcin, emisin y dispersin de luz por materia. La mayora de nuestra informacin experimental sobre los niveles de energa de los tomos y molculas proviene de esta tcnica. 2TRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALES

TEORIA DE LA ABSORCION MOLECULAR

Figura 1. Esquema de los niveles de energa del tomo. Tomado y modificado de: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/073/imgs/73_22.gifCuando un tomo o molcula excitado por una onda electromagntica pasa de un estado fundamental (menor energa) a un estado excitado se denomina transicin molecular. Estas pueden ser electrnicas, vibracionales o rotacionales.

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TRANSICIONES ELECTRNICASFigura 2. Espectro de la radiacin electromagntica donde se resalta la regin visible y ultravioleta. Tomado y modificado de: La transicin de un electrn entre diferentes niveles de energa se denominatransicin electrnica.En estas transiciones, un electrn salta de un nivel energtico en tiempos menores al nanosegundo, absorbiendo o liberando esta diferencia de energa entre niveles en forma de radiacin electromagntica, mas precisamente en fotones.

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TRANSICIONES ELECTRNICAS

La radiacin UV- Vis Produce lastransiciones n* y *

La absorcin de radiacin UV/VIS se restringe a un nmero limitado de grupos funcionales cromoforos que contienen los electrones de valencia con energas de excitacin relativamente bajas.Figura 3. Transiciones electronicas. Tomado y modificado de: http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/073/imgs/73_22.gif5TRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALES

Las transiciones vibratorias se deben a que la molcula tiene diversos niveles de energa fotnicos (o estados vibratorios) relacionados con los enlaces qumicos que mantienen unida la molcula.

Figura 4. Espectro de la radiacin electromagntica donde se resalta la regin de infrarrojo. Tomado y modificado de: Figura 5. Diagrama de niveles de energa que muestran algunos de los cambios de energa ocurridos durante la absorcin de radiaciones infrarroja (IR), visible (VIS) y ultravioleta (UV) por una especie molecular.Tomado y modificado de: Fundamentos de la qumica analtica. Skoog et al. (2005)TRANSICIONES VIBRATORIAS6TRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALES

Vibraciones de estiramientoVibraciones por flexin

Twistingo torsin ()Estiramiento simtrico (s)Estiramiento asimtrico (as)

Waggingo aleteo ()

Rockingo balanceo ()

Scissoringo tijereteo ()TRANSICIONES VIBRATORIASFigura 6. Vibraciones moleculares. Tomado y modificado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Vibraci%C3%B3n_molecular 7TRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALES

Las molculas tienen diversos estados rotatorios que se relacionan con el movimiento de la molcula entorno a su centro de gravedad y las diferencias entre dichos estados son menores en un orden de magnitud respecto a la diferencia entre los estados vibratorios.TRANSICIONES ROTATORIAS

Figura 8. Espectro de la radiacin electromagntica donde se resalta la regin de micro-ondas.Figura 7. Esquema energtico de separacin de niveles.8TRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALES

Como vimos, para cada estado electrnico de una molcula, existen varios estados vibracionales, y para cada uno de estos, numerosos niveles rotacionales, por tanto, la radiacin absorbida por una molcula puede ser utilizada para originar las siguientes transiciones:Transiciones rotacionales purasTransiciones vibracionales-rotacionalesTransiciones electrnicas-vibracionales-rotacionalesRelajacin vibracionalDesactivacin sin emisin de radiacinFluorescencia y fosforescencia Emisin de resonancia ASPECTOS IMPORTANTES9TRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALES

En un sistema atmico-molecular estn comprendidas diferentes tipos de energas de orden y magnitud diferentes:ENERGA ELECTRNICAENERGA VIBRACIONALENERGA DE ROTACINASPECTOS IMPORTANTESPor tantoEtotal = Eelect + Evibr + Erot + Etrasl10

Espectroscopia UV: cromforos Espectroscopia IR: grupos funcionales Espectroscopia RMN: tomos individuales y su entornoTRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALESUTILIDAD DE LAS TRANSICIONES

Figura 9. Regiones del espectro electromagntico. Tomado y modificado de: http://www.diosesimaginario.com/wp-content/uploads/2010/09/EspectroElectromagnetico.png ESPECTROSCOPIA UVTRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALESUTILIDAD DE LAS TRANSICIONES

ESPECTROSCOPIA IR

TRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALESUTILIDAD DE LAS TRANSICIONES

Figura 10. Espectro IR para la butanona y el ciclobutano. Tomado y modificado de: http://image.slidesharecdn.com/espectroscopiadeinfrarrojomt2012-120505150306-phpapp01/95/espectroscopia-de-infrarrojo-mt-2012-35-728.jpg?cb=1336248308

TRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALESEJERCICIO DE APLICACIN

La diferencia de energa entre los orbitales 3p y 3s del sodio (ver figura adjunta) es 2.107 eV. Calcule la longitud de onda de la de la radiacin que se absorbera en la excitacin del electrn 3s al estado 3p (1 eV=1,60 x 10-19 J).SolucinReordenando la ecuacin como

Figura 1.1 Diagrama parcial de niveles de energa del sodio, que muestra las transiciones resultantes de la absorcin a 590, 330 y 285 nm. Tomado y modificado de: Fundamentos de la qumica analtica. Skoog et al. (2005)

A temperatura ambiente la mayora de las especies (atmicas o moleculares) se encuentran en su estado fundamental, cuando una onda electromagntica interacciona este, la energa de dicha onda puede resultar absorbida si coincide exactamente con la energa necesaria para llevar a la especie qumica en cuestin desde el estado fundamental hasta alguno de los niveles energticos superiores.La transicin de un electrn entre diferentes niveles de energa se denomina transicin electrnica y el proceso de absorcin asociado es conocido como absorcin electrnica.Adems de las transiciones electrnicas las molculas presentan transiciones vibracionales que ocurren como consecuencia de los niveles de energa cuantizados asociados a los enlaces intramoleculares. Las transiciones vibracionales se producen cuando se produce absorcin de energa de longitud de onda infrarroja.Una molcula tambin posee un gran nmero de estados rotacionales cuantizados debidos al movimiento rotacional de la molcula alrededor de centro de gravedad.A nivel molecular, una transicin electrnica siempre ir acompaada de transiciones vibracionales que a su vez van acompaadas de rotacionales.La energa total de una molcula es el resultado de la suma de las energas electrnica, vibracional, rotacional y traslacional, donde esta ultima solo suma un valor constante a la energa total de dicha molcula. TRANSICIONES ELECTRNICAS ROTACIONALES Y VIBRACIONALESCONCLUSIONES

DISTRIBUCIN BINOMIAL Universidad industrial de SantanderGeoestadstica Primer semestre del 2014REFERENCIAS BIBLIOGRFICASSkoog, D., West, D., Holler, F., Crouch, R. Fundamentos de qumica analtica. Introduccin a los mtodos espectroqumicos. International Thomson Editores, S. A. Mxico (2005). pp (717-743).Vibraciones moleculares. En: http://es.wikipedia.org/wiki/Vibraci%C3%B3n_molecular [Consultado el 20/12/2014]Transicin electrnica. En: [Consultado el 20/12/2014]Transiciones electrnicas: vibracionales y rotacionales En: [Consultado el 20/12/2014]5. Tcnicas espectroscpicas. Dr. Jorge A. Palermo. En: [Consultado el 20/12/2014]