Química-Física

Objectivos

Pretende-se que os alunos ganhem competências em espectroscopias ópticas, em particular

1- capacidade de prever os estados electrónicos presentes em átomos e moléculas. Utilizar modelos quanticos simples como o do electrão numa caixa.

2- identificar as transições permitidas e proibidas entre estados electrónicos e o acoplamento entre transições electrónicas e vibracionais. Perceber a forma dos espectros das moléculas com base na sobreposição dos factores de Franck-Condon dos estados envolvidos na transição.

3- perceber as regras de selecção e sua relação com os aspectos fundamentais da interacção dipolar entra a radiação electromagnética e os momentos dipolares de transição das moléculas, e a simetria dos estados envolvidos.

4- utilizar o modelo do oscilador harmónico para prever a frequência de vibração e racionalizar as frequências associadas a grupos funcionais em espectroscopia de infravermelho. Perceber os mecanismos interacção radiação-matéria que estão na origem da espectroscopia de absorção de infra-vermelho e na espectroscopia de Raman.

5- Dominar os aspectos práticos das espectroscopias,  e os aspectos quantitativos relacionados com a transição electrónica.  Cálculo do coeficiente de extinção molar e rendimento quantico de fluorescência.

Caracterização geral

Código

10696

Créditos

6.0

Professor responsável

Maria Madalena Alves de C.S.D. Andrade

Horas

Semanais - 3

Totais - A disponibilizar brevemente

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

A disponibilizar brevemente

Bibliografia

Physical Chemistry , J.De Paula, P.W. Atkins, W. H. Freeman; 7th edition (December 7, 2001)

 

Método de ensino

A disponibilizar brevemente

Método de avaliação

A disponibilizar brevemente

Conteúdo

I. A radiação electromagnética

Radiação electromagnética. Dipolo oscilante como gerador de radiação. Interacção radiação-matéria: reflexão, refracção e dispersão de Rayleigh. Equação de dispersão para o índice de refracção. A espectroscopia e as regiões do espectro electromagnético; tipo de transições associadas. Unidades e conversões em espectroscopia.

II. Introdução à Química Quântica

Emissão do corpo negro. Equação de Planck. Distribuição de Boltzmann. Leis de Rayleigh-Jeans e de Planck. Comportamento ondulatório e corpuscular da luz: interferência e efeito fotoeléctrico. Modelos atómicos: Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr. Absorção de radiação para o átomo de hidrogénio. Condição de ressonância de Bohr. Efeito de interferência para os electrões. Princípio de Incerteza de Heisenberg. Equação de Schrödinger a uma dimensão. Modelo da partícula numa caixa. Equação de Schrödinger a duas e três dimensões. Números quânticos.

III. Espectroscopia atómica

Estados electrónicos em átomos e termos espectroscópicos. Tabelas de microestados. Regras de selecção para transições electrónicas em átomos.

IV. Espectroscopia molecular

Classificaçao das OMs quanto a simetria  e paridade. Estados electrónicos em moléculas e termos espectroscópicos. Regras de selecção. Momento dipolar de transição. Diagrama de orbitais moleculares para polienos conjugados: o benzeno. Operações de simetria e a tabela de caracteres.

V. Aspectos práticos e quantitativos dos espectros de absorção molecular UV-Vis

 Aspectos práticos da espectroscopia molecular: transições: σ-σ*, π-π*, n-π*, n-σ*; influência da polaridade do solvente; desvios hipo- e híper- crómico e hipso- e bato- crómico. Transmitância, Absorvância  Lei de Lambert; Dedução da Lei de Beer; absortividade molar. Força do Oscilador. Limitações e desvios da análise quantitativa.

 VI. Espectros com resolução vibracional

O oscilador harmónico. Curvas de Morse. Princípio de Franck-Condon. Diagramas de Jablonski.  Multiplicidade. Fluorescência e Fosforescência. Novas regras de selecção.

VII. Espectroscopia Vibracional

Infra-vermelho: Modelo de oscilador harmónico vs sistema anarmónico real. Definição de frequência de vibração; constante de força, k e massa reduzida e respectiva influencia na forma da curva de energia potencial. Região do IV onde surgem as bandas de grupos funcionais característicos. 

Raman: Dispersão elástica e inelástica. Desvio de Stokes e anti-Stokes.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: