El documento describe los diferentes tipos de enlaces moleculares, incluyendo enlaces iónicos, covalentes, de van der Waals y metálicos. Explica cómo se forman estos enlaces a través de interacciones eléctricas entre átomos y moléculas. También describe las energías asociadas con los estados rotacionales y vibracionales de las moléculas, y cómo esto da lugar a espectros moleculares característicos.
3. 5.1) ENLACES MOLECULARES
i) ENLACES IÓNICOS
Caracterizados por interacciones
eléctricas de iones atómicos.
Molécula de Cloruro de sodio
→NaCl= Na + Cl
+ -
5. ii) ENLACES COVALENTES
Caracterizados por fuerzas eléctricas más
intensas debido al acople {apareamiento} de
electrones
→ Compartición de electrones
Caso más típico es el H2
H2 = H – H
7. iii) ENLACES DE VAN DER WALLS
Caracterizados por interacciones eléctricas
débiles entre dipolos
→ H20, HCl : Moléculas polares
permanentes, por ejemplo,
8. Son enlaces energéticos débiles respecto
de los ION-ION
Las fuerzas de Van der Walls pueden ser:
→ p-p (permanente-permanente)
10. iv) ENLACE DE H
Caracterizado por compartir protones
Presentes en macro-moléculas {moléculas
orgánicas}
Son de intensidad energética baja (– 0.1 eV)
11. v) ENLACE METALICO
→ Presente en sólidos metálicos
→ Las fuerzas de enlace entre los núcleos
positivos y el gas de electrones.
12. 5.2) ENERGÍAS Y ESPECTROS
MOLECULARES
Caracterizaremos energéticamente a los sistemas
moleculares. Esta caracterización se efectuará
considerando básicamente energías rotacionales y
vibracionales,
Molécula CM
Energía eléctrica : e-e , e-p
Energía de traslación: CM
Energía cinética de rotación √
Energía de vibración √
13. 5.2) ENERGÍAS Y ESPECTROS
MOLECULARES
ESTADO MOLECULAR CARACTERIZADO
POR ENERGIA, Emol
molE E= elect E+ ...kT kR vibE E+ + +
Compleja ,
problema de
muchos cuerpos
No da mucha
información
“estructural” de
la molécula
15. 2
,
2 2 1 2
1 2
( 1)
, 0,1
R
1
,
2
( 1) , :
,2
e
,...
2
K R
kR
m m
E Iw I r
m m
L Iw
L J J J numerocuant
J
icorota
emplaz
cion
J
and
I
a
E
o
l
J
µ µ
+
= = ¬ =
+
=
+
=
=
=
h
h
m1
z
m2
CM
µ
z
0
r r
≡
16. Las transiciones posibles rotacionales se muestran en
el siguiente diagrama donde la regla de selección esta
dada por ∆J = +/- 1,
EKRiJ
3
2
3
6
KRE
I
=
h
2
2
3
KRE
I
=
h
2
1KRE
I
=
h
0 0KRE =
γ
γ
2
1
0
17. Las transiciones de los estados rotacionales se ajusta a la regla
de selección j= +/- 1 la cual considera la conservación del L
del sistema molécula – fotón.
La transiciones rotacionales conducen a espectros de emisión
-absorción fotónica en la franja de microondas hasta IR lejano.
• Teoría física modelo experimentos:
{ } 1
(2 )
ij j i
h
E E E f Ei kE k
I
γ
π
∆ = − = = =
Caso: CO
r
C O
M1
mc
M2
mo
mc y mo= ok
u:uma
u: 1,6 *10(-27)
→r:0,113 nm
18. ii) Energía vibracional
• Modelo
1 2
1 2
m m
m m
µ =
+
m1 m2
k k
Sistema µk {sistema m-k: MAS}
2 1
2
1
2
: #
1
( )
2
; 0,1,2 ..
2
, .
vib oscmascuantico
vib
k
w
T
E E h v
v cuan
h k
E v
tico vibracional v
π
υ
π
π µ
µ
υ
= → =
= = +
= +
=
19. Regla de selección: ∆ν=+/-1
Evibν
3
2
1
0
0
2
k
E
µ
=
h
γ
γ
1 03E E=
2 05E E=
3 07E E=
E12 = E12 : Absorción
E32 = E32 : Emisión
121212 EEEE −=∆=γ
344343 EEEE −=∆=γ
E IRγ →
A Ts ordinarias: Ev = Ev,v=0 (∆E>>kBT)
20. 0
:
( )
2
: ( informaciondiversa)
ij
E
E E h
h
k
E eV E aE a
Enlaces k
γ
γ
γ
υ υ υ
µ
→ = → =
= ∆ = =
h
1860 /
480 /
CO
HCl
k N m
k N m
≡
≡
21. iii) Espectros moleculares
, ,
2
, ,
( ( 1) 1
( )
2 2
rot vib
rot vi
mol kr vib
mol jb
j
E E E
E E
J J k
E v
I
υ
υ
µ
= +
=
+
= + +
h
h
Asumiendo grados de libertad independientes,
22. • Diagramas de nivel de energía:
( )
2
1 , 1, 0,1,2, ;
I
1; :inicial
E h J J J
J
ν
ν
∆ ≡ + + ∆ ≡ + ≡
∆ ≡ +
h
K
2
; 1, 1,2, ;
1; :inicial
E h J J J
I
J
ν
ν
∆ ≡ − ∆ ≡ − ≡
∆ ≡ +
h
K
• Especto del HCl: doblete; concordancia con el
modelo
24. 5.3) ENLACES EN SÓLIDOS
• Tipos de Enlaces:
→ Enlace Iónico (NaCl)
→ E covalente (diamante)
→ E Metálico (metales): Iónico-covalente
25. i) Sólidos Iónicos: NaCl
• Interacción Coulombiana
• Na+
tiene 6 iones Cl-
vecinos mas cercanos
• Cl-
tiene 6 iones Na+
vecinos mas cercanos
2
,: ;6 6 / : :ep electNa E Na Cl atrak e r r N cta ivCl a+ + − + −
→ ≡ −− −
26. ,
2
: 1 : 2
12 /( 2 )
2 : ;p elect
e
Na E Na Na repulsi r Na Na r
k e r
vo + ++ + +
−
≡ +
−→ % :
→M
2
, , , :cte de Madelung
(estructura del cristal)
/ ,
1,7476
p elect atractiva
a
s
N
re e
Cl
E k e r
α
α α
α α
≡ −→
→ ≡
→ ≡
27. ,
22
1
pot total n m
ee
total m
A B
E
r r
A k ek e B
U
r r n
αα
≡ − +
≡
→ ≡ − +
≡
La energía potencial total se puede modelar de
esta forma,
29. 0 0( ), : mínimo (separación de equilibrio, )totalGrafica U r U r r→ ≡
2
0
0
1
1e
e
U k
r m
α
→ ≡ − − ÷
0 :U solido iones aislados→ →
• U0 Energía cohesiva Iónica del sólido
0, 7,84 /NaclU eV Na Cl+ −
→ ≡ − −
30. E
NaCl Na Cl+
→ +
1
1, 7,84E
NaCl Na Cl E+ + −
→ + ≡
2
2, 5,14 3,61E
Na Cl Na Cl E−+ −
+ → + ≡ − +
• Energía cohesiva Atómica:
5,14Na Na eV+
→ +
3,61Cl eV Cl−
+ →
E=?
32. • Propiedades Generales:
→ Duros y estables
→ Pobres conductores de I y Q
→ Transparentes en la zona visible
→ Absorbentes en zonas IR medio y lejano
→ Solubles en líquidos polares: H2O
