Examen d ampliació de química física 30 de gener del 2002

Transcripción

1 Examen d ampliació de química física 30 de gener del 00 ognoms:... Nom:... DNI: Totes les preguntes i apartats que es demanen en la part teòrica s han de contestar al full adjunt 5 punts 1. Normalment les transicions entre dos estats estan representades per una banda de més o menys amplada. a) L amplada de banda degut a l efecte de les col lisions es pot evitar treballant a pressions altes b) Segons el principi d incertesa de eisenberg quan més gran sigui el temps de vida mitja d un estat més ampla serà la banda c) L amplada natural de la banda deguda al principi d incertesa de eisenberg és inevitable d) ap de les anteriors. Si es tenen les següents funcions que representen els diferents nivells energètics, mitjançant la regla de Laporte marqueu la resposta correcte: f 1 = xe x e f = f = e sin x f = e cos x 3 a) La transició 1 està permesa mentre que la transició 1 3 serà prohibida b) La transició 1 3 està permesa mentre que la transició serà prohibida c) Totes les transicions estaran permeses d) Les transicions 1 i 1 3 seran permeses mentre que la transició 3 estarà prohibida 3. Tenim un sistema composat per nivells d energia (E 0 =0, E 1 =3ε, E =5ε, E 3 =6ε). La població relativa de cadascun dels nivells és de N =0.5N 0, N 3 =0.5N 0. Tenint en compte que la regla de selecció en aquest cas és de n=+1, i que totes les transicions són igual de probables, marqueu la resposta correcte: 3.1 a) L espectre que s obtindrà constarà de 3 senyals localitzades a una energia de 3ε, 5ε i 6ε. b) L espectre que s obtindrà constarà de senyals localitzades a una energia de 0, 3ε, 5ε i 6ε. c) L espectre que s obtindrà constarà de 3 senyals localitzades a una energia de ε, ε i 3ε. d) ap de les anteriors 3. a) La separació entre dues senyals de l espectre consecutives serà de ε, ε i 3ε. b) La separació entre senyals serà zero, es troben totes superposades c) La separació entre senyals serà constant i valdrà ε d) ap de les anteriors 1

2 3.3 a) A mesura que augmenta la longitud d ona de la radiació absorbida la serà més intensa b) La relació d alçades de les diferents senyals serà de 3::1 (en ordre creixent d energia) c) La relació d alçades de les diferents senyals serà de 1:: (en ordre creixent d energia d) La transició més intensa serà la segona 3. Si es té en compte que la població d aquest sistema segueix una distribució Maxwell- Boltzman es complirà que: a) al disminuir la temperatura totes les senyals sortiran a una freqüència més baixa b) al canviar la temperatura les senyals canviaran la seva intensitat però continuaran tenint la mateixa relació d alçades c) al disminuir la temperatura la primera de les senyals disminuirà d intensitat (en ordre creixent d energia) d) al augmentar la temperatura la senyal que surt a freqüències més altes augmentarà d intensitat. S ha portat a terme un espectre microones per a dos isòtops diferents del l: 37 l (5 % abundància) i 35 l (75 % d abundància). Marca la resposta correcte: a) Els dos espectres només diferiran en la posició dels pics. b) Les senyals degudes a 37 l seran més intenses c) Totes les senyals de l isòtop 37 l sortiran a longituds d ona més altes que les de isòtop 35 l. d) ap de les anteriors 5. Per la molècula d acetilè tenim els següents modes normals de vibració: υ 1 υ υ υ 5 υ 3 a) Totes les vibracions seran actives en IR mentre que seran transparents a Raman b) El modes normals ν 1, ν i ν seran transparents a l IR mentre que seran modes actius en Raman c) El modes normals ν 1, ν 3 i ν seran actius a l IR mentre que no ho seran Raman d) Totes les vibracions seran actives en Raman i tan sols els stretchings antisimètrics seran actius en IR 6. Marca la resposta correcte: a) L espectre de fluorescència es pot considerar com la imatge especular del d absorció, trobant-se a freqüències més baixes. b) La fosforescència és un procés més ràpid que la fluorescència c) L espectre de fosforescència en general sortirà a freqüències més altes que l espectre de fluorescència d) ap de les anteriors

3 7. El nucli de 1 N té I=1, el factor de Landé per aquest nucli és de 0.0 i la constant giromagnètica de T -1 s -1. EmI = gnµ NmIB = γhmib on gn és el factor de Landé, µ N el magnetò nuclear, B el camp magnètic aplicat i γ la constant giromagnètica. (h= J.s) a) Quan s aplica un camp magnètic de 15 T la separació entre el nivell de més alta i més baixa energia és d aproximadament 9 Mz b) Quan s aplica un camp magnètic de 15 T la separació entre el nivells consecutius d energia és d aproximadament 9 Mz c) A mesura que s augmenta el camp magnètic aplicat la freqüència de Larmor va disminuint. d) ap de les anteriors 8. Els moments dipolars del fluorobenzè i clorobenzè són respectivament 1.8D i 1.57D. alcula el moment dipolar de les dues molècules següents: l l F F (a) (b) a) µ (a) =0.09D i µ (b) =3.05D b) µ (a) =0.09D i µ (b) =1.5D c) µ (a) = 3.05 i µ (b) =0.09D d) µ (a) = 0.09D i µ (b) =.6D 9. En una cel la cúbica: a) La distància entre plans (00) és el doble que entre plans (100) b) Els plans (100) i els (110) són perpendiculars c) Dos plans (00) es troben a una distància 1.5 vegades més gran que dos plans (030) d) ap de les anteriors 3

4 eu de respondre cadascun dels problemes en un full per separat. Tan sols es corregirà el que estigui escrit en bolígraf. Algunes dades que necessitareu N A = 6.0x10 3 mol -1 ; R = 0.08 atm.l/(k.mol); 1D=3.333x10-30.m; ε o = 8.85x10-1 /(J.m); K = 1.38x10-3 J/K; h= Js m =1.008 uma, M l =3.969 uma 1. 1 L espectre IR del l(g) està format per una intensa banda centrada a 885. cm -1, mentre que les línies successives es troben espaiades 1. cm -1. Si la constant χ e = i negligint la distorsió centrífuga i l acoblament rotació-vibració: a) Determina l expressió de la posició de les diferents senyals de la branca R en funció del nombre quàntic J b) alcula la distància internuclear de la molècula de l c) alcula la freqüència fonamental de vibració d) alcula a T=100 º quina és la transició més intensa Es coneixen les següents dades per l espectre electrònic d absorció corresponent a la banda X 1 Σ + A 1 Σ + de la molècula de 39 K 1 : L origen de banda apareix a 1868 cm -1, el continu comença a 7790 cm -1 i l energia de dissociació de l estat fonamental (D 0 ) (X 1 Σ + ) val 183 cm -1. L estat fonamental es dissocia en els seus àtoms en estat fonamental K( S 1/ ) i (1 S 1/ ), mentre que l estat excitat A 1 Σ + dissocia en un àtom d hidrogen en estat fonamental i un àtom de potassi en estat K ( P 1/ ). A partir d aquestes dades contesta de forma raonada les següents qüestions: a) Dibuixa el corresponent diagrama d energies b) alcula l energia de dissociació de l estat electrònic excitat en Kcal/mol (D 0 ) c) La longitud d ona que correspon a la transició electrònica del K: K( P 1/ ) K( S 1/ ) La polaritzabilitat en volum del l(g) és de.63 Å 3 i el seu moment dipolar de 1.08D. alcula la permitivitat relativa del l(g) a 1atm i 73K, suposant que té un comportament de gas ideal. P P m m ε r 1 M = ε + ρ r N A µ = α + 3ε o 3KT

5 Examen d ampliació de química física 30 de gener del 00 ognoms:... Nom:... DNI: En les preguntes i apartats de la part teòrica només cal marcar una sola opció, posant-hi una creu en la casella corresponent. En el cas que un pregunta o apartat tingui més d'una opció correcta s'ha de marcar l'opció que englobi totes les que estan bé. ada pregunta o apartat contestat incorrectament descompta 1/3 del seu valor. Davant de l'ambigüitat en la interpretació de la resposta de l'alumna/e, la pregunta no es corregirà. És obligatori escriure amb bolígraf. El corrector es reserva el dret d'esborrar el que estigui en llapis. a b c d