Química-Física
Objetivos
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
César Antonio Tonicha Laia
Horas
Semanais - 3
Totais - 81
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
A disponibilizar brevemente
Bibliografia
Physical Chemistry , J.De Paula, P.W. Atkins, W. H. Freeman; 7th edition or above (December 7, 2001)
Método de ensino
- Aulas teóricas
- Aulas teórico-práticas, com resolução de problemas
- Aulas de laboratório
Método de avaliação
Nota prática: 25% Relatórios das 3 APs. Nota teórica: Por Testes . Nota mínima 9.5 (Somatório/2) Por Exame. O exame terá as três partes relativas à matéria dos testes. Nota Final = 0,75 x Nota teórica + 0,25 Nota Prática
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.