Quais os modos normais de vibração da molécula de
e quais suas atividades no Raman e no IV? Explique em detalhes sua resposta.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A pergunta é sobre os modos normais de vibração da molécula de
e como esses modos se comportam nas técnicas de espectroscopia Raman e Infravermelha (IV). Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre vibrações moleculares, modos normais e como essas vibrações interagem com a luz nas técnicas Raman e IV.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre modos normais de vibração. Toda molécula tem várias maneiras de vibrar, chamadas modos normais. Para uma molécula como o
, que é angular e possui três átomos, temos que determinar quantos modos normais de vibração ela possui.
A regra geral para encontrar o número de modos vibracionais é:
onde
é o número de átomos na molécula. No caso do
:
Então, o
tem 3 modos normais de vibração.
Passo 3
Agora, vamos identificar quais são esses três modos para a molécula de
. Como é uma molécula angular, os modos vibracionais geralmente incluem:
- Modo de estiramento simétrico: Ambos os nitrógens se movem para dentro e para fora em relação ao oxigênio de forma sincronizada.
- Modo de estiramento assimétrico: Um nitrogênio se move para dentro enquanto o outro se move para fora, de maneira oposta.
- Modo de deformação: Movimento angular onde os ângulos entre os átomos mudam, sem alteração significativa nos comprimentos das ligações.
Passo 4
Agora que identificamos os modos, vamos falar sobre sua atividade na espectroscopia Raman e IV.
A atividade de um modo vibracional em Raman ou IV depende de como a vibração afeta a polarização ou o dipolo da molécula:
-
Espectroscopia Infravermelha (IV): Para que um modo vibracional seja ativo no IV, a vibração deve causar uma mudança no dipolo elétrico da molécula.
-
Espectroscopia Raman: Para que um modo vibracional seja ativo no Raman, a vibração deve causar uma mudança na polarizabilidade da molécula.
Passo 5
Vamos analisar cada modo vibracional do
:
-
Estiramento simétrico:
- Dipolo: Não há mudança significativa no dipolo, já que os movimentos são simétricos.
- Polarizabilidade: A simetria nos movimentos pode causar variações na polarizabilidade.
- Atividade: Principalmente ativo no Raman.
-
Estiramento assimétrico:
- Dipolo: O movimento assimétrico cria uma mudança no dipolo da molécula.
- Polarizabilidade: Pode causar algumas variações, mas o principal efeito é no dipolo.
- Atividade: Ativo no IV e também pode apresentar atividade no Raman.
-
Deformação:
- Dipolo: A deformação angular pode causar uma mudança no dipolo.
- Polarizabilidade: Também pode afetar a polarizabilidade da molécula.
- Atividade: Ativo tanto no IV quanto no Raman.
Resposta
Os modos normais de vibração da molécula de
são:
- Estiramento simétrico: Principalmente ativo no Raman.
- Estiramento assimétrico: Ativo no Infravermelho (IV) e pode apresentar atividade no Raman.
- Deformação angular: Ativo tanto no IV quanto no Raman.