A) Quin/s objectiu/s té la disciplina de la Termodinàmica Estadística?

Transcripción

1 Nom i Cognoms: Pregunta 1 [1.5 punts] A) Quin/s objectiu/s té la disciplina de la Termodinàmica Estadística? B) La funció de partició rotacional per a una molècula diatòmica es pot escriure aproximadament com T qrot = σ θ rot a) Explica perquè aquesta fórmula és aproximada fins i tot pel cas d un rotor rígid. b) La temperatura característica rotacional per a les molècules diatòmiques H 2 i O 2 és de 85.3 i 2.07 K, respectivament. Per quin cas l aproximació anterior donarà millors resultats?

2 Pregunta 2 [1 punt] Considera la situació d equilibri químic entre dues espècies hipotètiques A B que presenten l espectre energètic següent: Energia ε 2 ε 1 0 A Contesta breument a les qüestions que segueixen: B a) Explica raonadament els valors màxim i mínim que pot prendre el valor de la constant d equilibri i les temperatures corresponents a què s assoleixen aquests valors. b) Troba l expressió per a la constant d equilibri del sistema en funció de la temperatura i els valors ε 1 i ε 2.

3 Pregunta 3 [1 punt] (a) Explicar amb quin dels coeficients d Einstein (absorció, emissió induïda i emissió espontània) es pot relacionar la vida mitja d un estat excitat. L amplada d una banda d emissió deguda a la vida mitja de l estat excitat està donada per la fórmula: δω = 4π τ Segons aquesta fórmula, per a quins espectres (rotacionals, vibracionals i electrònics) es pot esperar una amplada de banda més gran?

4 Pregunta 4 [1 punt] (a) Enunciar la regla de selecció general dels espectres vibracionals, i determinar si els modes normals del CO 2 representats a baix són actius a l espectre IR. π u (doblement degenerat) σ g σ u Considerar els espectres IR de l aigua i el cianur d hidrogen en fase gas. Aquests espectres tindran més, menys o el mateix número de bandes que el del CO 2? Justificar la teva resposta.

5 Pregunta 5 [2 punts] (a) (c) (d) Descriure amb ajuda d una figura els passos que porten de l absorció electrònica a la fosforescència. Explicar raonadament per a quin tipus de molècules orgàniques està especialment afavorida la fosforescència. Un derivat de la benzofenona registra un canvi important del rendiment de fosforescència en passar del dissolvent ciclohexà a l etanol. Proposar-hi una explicació. Explicar el mecanisme de sensibilització del triplet del naftalè amb la benzofenona. Per què la sensibilització no té lloc a la inversa (sensibilització del triplet de la benzofenona amb el naftalè)?

6 Pregunta 6 [1 punt] Als espectres de RMN de 1 H i 13 C de molècules orgàniques, l acoblament spin-spin entre els nuclis d hidrogen i de carboni no sol manifestar-se. Explicar la raó en cada un dels casos, descrivint, si s escau, la tècnica utilitzada per simplificar l espectre.

7 Pregunta 7 [1 punt] La molècula de H 35 Cl té una distància interatòmica de 1.27 Å. A una determinada temperatura, les poblacions del primer i del tercer nivells rotacionals estan en proporció de 2 a 7.34, respectivament. Sabent que el sistema es troba en equilibri seguint la distribució de Boltzmann, calcula: (a) A quina temperatura es troba la mostra molecular. Quina és la població (relativa a la del fonamental) d un estat del segon nivell rotacional.

8 Pregunta 8 [1.5 punts] El nucli de 23 Na té un spin nuclear I=3/2 i un factor g nuclear de (a) Calcular les energies dels estats nuclears de spin possibles en un instrument de 600MHz que genera un camp magnètic de 14.1 T. (c) (d) Tenint en compte que la regla de selecció és m s =±1, dibuixar les transicions possibles i, per tant, detectables en un espectre de RMN. Quantes línies s observaran en un espectre RMN d un àtom de 23 Na. Determinar a quina freqüència apareix el senyal en l instrument de 600 MHz. Sabent que per l àtom d 1 H el factor g nuclear és de 5.586, una senyal RMN de l àtom d 1 H apareixerà a freqüències més altes o més baixes que la de l àtom de 23 Na. Raonar la resposta. (e) Dibuixar qualitativament l espectre RMN de 1 H de l hidrur de sodi ( 23 NaH).