Canal YouTube | Química General
¡Suscríbete al nuevo canal de Química General! Durante este verano completaré todos los temas que se imparten en primero de carrera de las diferentes universidades. Cada tema en una lista de reproducción con el contenido ordenado
Reglas de selección de los espectros rotovibracionales
Solapas principales
Las reglas de selección nos permiten conocer las transiciones rotacionales y vibracionales permitidas. La integral que determina las reglas de selección es:
\begin{equation}\label{1-1} \int{\psi^{\ast}\hat{\mu} \psi'}dq \end{equation}
siendo $\mu$ el momento dipolar electrico. $\psi$ y $\psi'$ son los dos estados involucrados por la transición. Aplicando la aproximación de Born-Oppenheimer la función de onda se puede separar en el producto de la función de onda nuclear por la electrónica $\psi =\psi_N \psi_{ele}$. Dado que la transición roto-vibracional no cambia el estado electrónico $\psi'=\psi'_N \psi'_{ele}$. Sustituyendo en la integral (\ref{1-1}):
\begin{equation}\label{2} \int{\psi^{\ast}\hat{\mu} \psi'}dq=\int\int{\psi_{ele}^{\ast}\psi_{N}^{\ast}\hat{\mu}\psi_{ele}\psi'_{N}dq_{ele}}dq_N \end{equation}
El momento dipolar electrico $\mu$ depende de la distancia internuclear. Desarrollando $\mu$ en serie de Taylor en torno a $R_e$
\begin{equation}\label{3} \mu (R)=\mu (R_e)+\mu'(R_e)(R-R_e)+\frac{1}{2}\mu''(R_e)(R-R_e)^2+...... \end{equation}
Sustituyendo en (\ref{2}) el desarrollo (\ref{3}) y las expresiones para $\psi_N$ y $\psi'_{N}$ y evaluando la integral se obtienen las siguientes reglas de selección \begin{equation}\label{4} \Delta J=\pm 1 \end{equation}
\begin{equation}\label{5} \Delta v =0,\pm 1, (\pm 2,\pm 3....) \end{equation}
La transición con $\Delta v=\pm 1$ se denomina fundamental. Las transiciones con $\Delta v=\pm 2, \pm 3 ....$ mucho menos probables se conocen como sobretonos.
¿Verdadero o falso? (a) Las bandas de absorción de vibración-rotación en moléculas diatómicas siempre tienen $\Delta v=1$. (b) Para espectros de absorción rotacional puros de moléculas diatómicas, sólo aparecen líneas con $\Delta J=+1$. (c) Debido a que sólo las líneas con $\Delta J=+1$ están permitidas en espectros de rotación pura de moléculas diatómicas, dichos espectros sólo contienen una línea.}