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Fı́sica Contemporânea - 2015.1 - Teste 2.1
Fı́sica Atômica e Molecular - Espectros Moleculares
Fı́sica Contemporânea - Teste 2.1
Prof. Marco Polo
10 de outubro de 2015
Recomendável o uso de computadores.
Atividade 01: Molécula de N2
A energia rotacional caracterı́stica E0r para a rotação de uma molécula de N2 é 2, 48 × 10−4
eV. Usando este valor, encontre a distância de separação entre dois átomos de nitrogênio. O
isótopo mais abundante do nitrogênio possui 7 prótons e 7 nêutrons.
Atividade 02: Molécula de CO
A separação de equilı́brio entre os átomos da molécula de CO é 0,113 nm. Para uma molécula,
como o CO, que tem um momento de dipolo elétrico permanente, transições radioativas obedecendo a regra de selação ∆ℓ = ±1, entre dois nı́veis rotacionais do mesmo nı́vel vibracional,
são permitidas. (Isto é, a regra de seleção ∆ν = ±1 não vale.)
(a) Encontre o momento de inércia do CO e calcule a energia rotacional caracterı́stica E0r (em
eV).
(b) Faça um diagrama de nı́veis de energia para os nı́veis rotacionais de ℓ = 0 para ℓ = 5 para
algum nı́vel vibracional. Identifique as energias em elétrons-volt, iniciando com E = 0
para ℓ = 0. Indique no diagrama as transições que obedecem ∆ℓ = −1 e calcule as
energias dos fótons emitidos quando a molécula faz cada uma dessas transições.
(c) Encontre os comprimentos de onda dos fótons emitidos durante cada transição em (b). Em
que região do espectro eletromagnético se encontram estes fótons?
Atividade 03: Molécula de HCl
A partir do espectro de absorção no infravermelho do HCl (ver figura), para a transição
ν = 0 → ν = 1, com ℓ → ℓ ± 1, obtenha, aproximadamente,
(a) A energia rotacional caracterı́stica E0r (em eV) e
(b) a frequência vibracional f .
Usando os dados calculados nos itens (a) e (b), encontre
(c) o momento de inércia do HCl,
(d) a separação de equilı́brio entre os dois átomos e
(e) a frequência da transição ℓ = 5 → ℓ = 6. Compare com a posição do pico no gráfico que
representa essa transição.
Dado: O isótopo mais abundante do cloro possui 17 prótons e 18 nêutrons.
Campus Ji-Paraná
Departamento de Fı́sica – UNIR