Espalhamento Raman Moléculas e sólidos. Introdução átomo + molécula .
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Espalhamento Raman
Moléculas e sólidos
Introdução
átomo
átomo
+ molécula
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Aproximando dois átomos
Ligação molecular
http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/protstructure/ilennardjones2.gif
Ligações moleculares: iônica
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/chemical/bond.html#c4
Lig. moleculares: covalente
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/chemical/bond.html#c2
Lig. moleculares: van der Waals
http://media-2.web.britannica.com/eb-media/71/22471-004-AA009DA2.gif
Lig. moleculares: ponte de H
http://www.lbl.gov/images/MicroWorlds/H2OH-bond.gif
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b5/Hydrogen-bonding-in-water-2D.png/800px-Hydrogen-bonding-in-water-2D.png
Lig. moleculares: metálica
http://www.dorlingkindersley-uk.co.uk/static/clipart/uk/dk/sci_matter/image_sci_matter031.jpg
Tipo de ligaçãopredomimante
van der Waals
Covalente
Iônica
Pontes de H
Metálica
Energia de ligação (eV)
0,01 (Ar) 0,1 (H2)
3,7 (Si)3,4 (InSb)
7,3 (KCl)
0,5 (gelo)
1,1 (Na)3,0 (Ag)4,4 (Ni)
Propriedades físicas típicas
Baixo ponto de fusão, isolantes elétricos, transparentes até UV
Rigidez e dureza, alto ponto de fusão, semi-isolantes
Isolantes elétricos em T baixa e condutores iônicos em T alta
Isolante elétrico, alta constante dielétrica, transparência VIS
Alta condutividade elétrica e térmica, opacidade, refletores de IR e transparentes ao UV
Estados rotacionais
Momento angular é quantizado:
Energia do rotor rígido:
Consequentemente:
http://www.psnnewsletter.com/images/clients/330/n2_molecule_sm.gif
Estados rotacionais
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/molecule/rotrig.html#c1
Estados vibracionais
Oscilador harmônico:
onde
e
Estados vibracionais
Cte. de força: Coulomb
Constante de força
MoléculaFreqüência
x1013 HzConstante de força
N/m
HF 8.72 970
HCl 8.66 480
HBr 7.68 410
HI 6.69 320
CO 6.42 1860
NO 5.63 1530
Tipos de vibração: CO2
Vibração e rotação combinadas
Modos rotacionais e vibracionais são excitados simultaneamente:
Vibração e rotação combinadas
Para a transição de estado l+1 para l, a energia do fóton é:
Transições ópticas
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/molecule/molec.html#c2
Espectros de emissão típicos de moléculas
Espectro de absorção HCl
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/molecule/imgmol/hclspec2.gif
Espalhamento Raman
Combinação linear de orbitais atômicos
Ligante e anti-ligante
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Ligante e anti-ligante
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/molecule/hmol.html#c1
Hibridização:sp, sp2, sp3
Mínimo da energia total distância de equilíbrio
No caso de sólidos (at. iguais), energia mínima quando mesma vizinhança.
Arranjo 3D periódico
Estado cristalino
+ de 1 tipo de at. dist. periódicas de grupos definidos
Redes de translação
a
b
a = b
90o a
b
90o
a
b
90o
a
b
a
b
= 60o
a = b
paralelogramoquadrada retangular
retangular centrada hexagonal
2D
7 sistemas cristalinos em 3D
14 Redes de Bravais
Espaço 3DGrupos espaciais
“RB : conjunto periódico no qual as unidades repetidas do cristal estão dispostos”
unidades = átomos, moléculas, íons, etc.
2 definições equivalentes:
(a) Uma RB é um conjunto infinito de pontos discretos com um arranjo e orientação que parece exatamente o mesmo, visto a partir de quaisquer dos pontos do conjunto
(b) Uma RB (3D) consiste de todos os pontos do tipo:
vetores primitivosinteiros (pos. ou neg.)
Estruturas cristalinas simples
Cúbica de face centrada (fcc)
Ex:Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Al …
Hexagonal compacto (hcp)
Ex:
Be, Cd, Ce, -Co, Dy, Er, Gd, Hf, Ho, La, Lu, Mg, Nd, Os, …
Hexagonal compacto (hcp)
Hexagonal compacto (hcp)
Hexagonal compacto (hcp)
Cúbica de corpo centrado (bcc)
Ex:
Metais alcalinos, Ba, V, Nb, Ta, W, Mo, …
Diamante
Ex:C (diamante)SiGe-Sn
Blenda de zinco (ZB)
Ex:CuF, CuCl, CuBr, CuI, AgI, BeS, BeSe, BeTe, MnS, MnSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, AlP, AlAs, AlSb, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, SiC
NaCl(fcc interpenetradas)
CsCl(sc interpenetradas)
Estruturas iônicas
Ex:CsCl, CsBr, CsI, TlCl, TlBr, TlI
Ex:LiF, LiCl, LiBr, LiI, NaF, NaCl, NaBr, NaI, KF, KCl, KBr, KI, …