Enunciado

No espectro Raman vibracional do HF, as linhas Raman adjacentes têm comprimento de onda 2670 Â e 3430 Â. (a) Qual é a frequência vibracional fundamental da molécula? (b) Qual é a constante de força equivalente do HF?

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de física quântica?!

Passo 2

a) as linhas com comprimentos de onda λ 1 de 3670   Å e λ 2 de 3430   Å corresponde a transição vibracional de Raman Δ ν = ± 1 . A energia de transição entre os estados adjacentes vibracionais é:

Δ E ν = h ν 0

Então, para transições Δ ν = ± 1 , a energia de separação Δ E das duas linhas vai ser, em termos da constante de Planck h e a vibração de ponto zero da molécula ν 0 :

Δ E = Δ E ν = h ν 0

A energia de separação das linhas 2670   Å e 3430   Å , em termos de h e a velocidade da luz c :

Δ E = h c λ 1 - h c λ 2 = h c 1 λ 1 - 1 λ 2

Igualando à energia de separação em termos de ν 0 e h , e resolvendo para a vibração fundamental

h ν 0 = h c 1 λ 1 - 1 λ 2 = c 1 λ 1 - 1 λ 2

Passo 3

Substituindo os comprimentos de onda de duas linhas e 2,998 ⋅ 10 8   m / s para c e calculando a frequência de vibração vibracional de H F

ν 0 = 2,998 ⋅ 10 8 10 10   Å / m 1 2670   Å - 1 3430   Å = 2,448 ⋅ 10 14   s - 1

Passo 4

b) a frequência fundamental de vibração e uma molécula diatômica é definida em termos da massa reduzida μ e constante de força C da molécula como:

ν 0 = 1 2 π C μ

Resolvendo para a constante de força:

C = μ 2 π ν 0 2 = 1,0078   u 18,9984   u 1,0078   u + 18,9984   u 1,66 ⋅ 10 - 27   k g / u 2 π 2,48 ⋅ 10 14   s - 1 2

∴ C = 3856   n t / m

Resposta

a) ν 0 = 2,448 ⋅ 10 14   s - 1

b) C = 3856   n t / m

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