O estado fundamental dos ânions dos halogênios diatômicos homonucleares é classificado como ^2 Sigmau^+e os estados excitados como ^2 Pig, ^2 Piu e ^2 Sigmag^+[\mathrm{J}. Phys. Chem. 100, 9649 (1996)]. Para quais desses estados excitados são permitidas transições por absorção de fótons?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você trouxe uma questão sobre os estados eletrônicos de ânions halogênios diatômicos homonucleares. O enunciado nos dá o estado fundamental ( ^2 Sigmau^+) e alguns estados excitados ( ^2 Pig, ^2 Piu e ^2 Sigmag^+). Nosso objetivo é descobrir para quais desses estados excitados as transições por absorção de fótons são permitidas. Para resolver isso, vamos precisar entender as regras de seleção para transições eletrônicas em moléculas diatômicas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que são esses símbolos ( ^2 Sigmau^+, etc.). Eles são chamados de símbolos terminais de moléculas diatômicas e nos dizem sobre o estado eletrônico da molécula. O primeiro número, 2, indica a multiplicidade, relacionada ao spin dos elétrons. As letras Σ e Π indicam o tipo de orbital molecular, e os subscritos g e u referem-se à paridade (gerade e ungerade, ou seja, simétrica e assimétrica em relação ao inverso do centro de simetria). O sinal + ou - indica a simetria em relação a reflexão em um plano que inclui o eixo molecular.

Passo 3

Agora, para saber quais transições são permitidas por absorção de fótons, precisamos olhar para as regras de seleção. As principais são:
  1. Mudança na multiplicidade: A multiplicidade deve permanecer a mesma. Ou seja, não podemos ir de um estado com singlete para triplete, por exemplo.
  2. Mudança no momento angular orbital: Para transições eletrônicas permitidas, a mudança no momento angular orbital deve ser ΔΛ = 0, ±1, onde Λ é a projeção do momento angular orbital no eixo internuclear.
  3. Mudança na paridade: A transição deve envolver uma mudança na paridade eletrônico, ou seja, de gerade para ungerade ou vice-versa.

Passo 4

Vamos aplicar essas regras às transições do estado fundamental ( ^2 Sigmau^+) para cada um dos estados excitados:
  1. Para ^2 Pig:
    • Multiplicidade: 2 para 2 → mesma, ok.
    • ΔΛ: De Σ (Λ=0) para Π (Λ=1) → ΔΛ = +1, permitido.
    • Paridade: u para g → mudança de paridade, permitido.
  2. Para ^2 Piu:
    • Multiplicidade: 2 para 2 → mesma, ok.
    • ΔΛ: De Σ (Λ=0) para Π (Λ=1) → ΔΛ = +1, permitido.
    • Paridade: u para u → mesma paridade, não permitido.
  3. Para ^2 Sigmag^+:
    • Multiplicidade: 2 para 2 → mesma, ok.
    • ΔΛ: De Σ (Λ=0) para Σ (Λ=0) → ΔΛ = 0, permitido.
    • Paridade: u para g → mudança de paridade, permitido.

Passo 5

Então, resumindo:
  • A transição para ^2 Pig é permitida porque a multiplicidade é a mesma, há uma mudança no momento angular e na paridade.
  • A transição para ^2 Piu não é permitida porque, apesar da multiplicidade e mudança no momento angular estarem corretas, a paridade não muda.
  • A transição para ^2 Sigmag^+ é permitida porque a multiplicidade é a mesma, a mudança no momento angular é zero (permitido) e a paridade muda.

Resposta

As transições por absorção de fótons são permitidas para os estados excitados ^2 Pig e ^2 Sigmag^+.

Exercícios relacionados