Compare a ordem de magnitude de transições vibracionais e rotacionais. Qual região do espectro eletromagnético elas pertencem?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para comparar a ordem de magnitude das transições vibracionais e rotacionais em moléculas e identificar em qual região do espectro eletromagnético cada uma delas ocorre. Vamos usar conceitos de espectroscopia molecular para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que são transições vibracionais e rotacionais. Em uma molécula, os átomos estão ligados e podem vibrar de diferentes maneiras ou girar em torno de seus eixos. Essas vibrações e rotações possuem níveis de energia específicos.

Passo 3

A ordem de magnitude das energias associadas a essas transições difere bastante. As transições rotacionais envolvem mudanças de energia menores, enquanto as transições vibracionais envolvem energias maiores.

Passo 4

Para comparar as ordens de magnitude, vamos considerar que as energias rotacionais estão na faixa de aproximadamente 10^-3 a 10^-1 elétron-volts (eV), enquanto as energias vibracionais estão na faixa de 10^0 a 10^1 eV.

Passo 5

Agora, vamos relacionar essas energias com as regiões do espectro eletromagnético. Sabemos que a energia dos fótons está relacionada ao comprimento de onda pela fórmula:
E = hclambda
onde E é a energia, h é a constante de Planck, c é a velocidade da luz e lambda é o comprimento de onda.

Passo 6

Transições rotacionais, com energias menores, correspondem a comprimentos de onda maiores. Essas transições geralmente estão na faixa do micro-ondas do espectro eletromagnético.

Passo 7

Já as transições vibracionais, com energias maiores, correspondem a comprimentos de onda menores. Elas estão na faixa do infravermelho do espectro eletromagnético.

Resposta

As transições rotacionais têm uma ordem de magnitude de energia menor que as transições vibracionais. As transições rotacionais pertencem à região de micro-ondas, enquanto as transições vibracionais estão na região do infravermelho do espectro eletromagnético.

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