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Problemas de Química Física II. 3º de Químicas
Espectro electrónico de moléculas diatómicas
1.
u2.
Deducir y ordenar en energía los términos espectrales que surgen de una configuración
Solución: 3g < 1g < 1g.
2.
Deducir y ordenar en energía los términos espectrales que resultan de una configuración
u1g1 Solución: 3 u < 3u < 1 u < 1u.
3.
La disociación fotoquímica de la molécula de Cl2 produce un átomo en el estado
fundamental (2P3/2) y otro excitado (2P1/2). El espectro electrónico muestra que el continuo
de absorción comienza a 20893 cm-1 y que la banda 0-0 aparece a 17710 cm-1. Por otra parte,
del espectro del cloro atómico se deduce que la energía de excitación 2P3/2  2P1/2 equivale a
881 cm-1. Calcular la energía de disociación (en nm y en Kcal/mol) de la molécula de cloro
en (a) el estado fundamental y (b) el estado excitado. Solución: (a) D0’’= 57.24 Kcal/mol,
(b) D0’= 9.10 Kcal/mol.
4.
Las bandas que aparecen en el espectro electrónico del radical ClO son en cm-1 : 32945
(4); 33402 (5); 33839 (6); 34261 (7); 34664 (8); 35056 (9); 36360 (13); 36627 (14); 36874
(15); 37425 (18); 37569 (19); 37683 (20); donde el número entre paréntesis indica el estado
vibracional de llegada. Calcular la energía de disociación en el estado excitado del ClO.
Solución: D0’= 7074.5 cm-1.
5.
El origen de banda para una transición en la molécula de C2 se observa a 19378 cm-1,
mientras que la estructura rotacional indica que las constantes rotacionales en el estado
excitado y el fundamental son respectivamente B’ = 1.7527 cm-1 y B’’ = 1.6326 cm-1.
Estimar la posición de la cabeza de banda. ¿Qué estado tiene mayor distancia internuclear?
Solución: p = -14 (rama P); R’ < R’’.
6.
La molécula de óxido de berilio presenta un sistema de bandas en la región verde del
espectro, originado por la transición desde el estado electrónico fundamental, X1, al estado
excitado, B1. En la banda de vibración (0,0) de dicho sistema se han medido, entre otras,
las siguientes líneas de rotación (en cm-1): 21211.12; 21208.52; 21205.74; 21202.88;
21199.81; 21193.25; 21189.97; 21186.41; 21182.66; 21178.64. A partir de estos datos,
calcular: (a) el origen de la banda de vibración, (b) las constantes rotacionales B0’’ y B0’, (c)
el valor de J’’ correspondiente a la cabeza de banda, (d) el número de ondas de la cabeza de
banda y (e) el número de ondas de la cuarta línea de la rama P. Solución: (a)  0 = 21196.64
cm-1, (b) B0’’ = 1.6378 cm-1, B0’ = 1.5722 cm-1, (c) J’’= 19, (d)  cab = 21229.9 cm-1, (e)  43
= 21182.4 cm-1.
7.
El límite de convergencia del espectro electrónico de la molécula de yodo está situado
en 499.5 nm. Por otra parte, se sabe que la energía de excitación del átomo de yodo al primer
estado excitado es de 29.67 Kcal/mol. Calcular la energía de disociación de la molécula de
yodo en dos átomos en el estado fundamental. Solución: D0’’ = 27.59 Kcal/mol.
8.
En la primera banda de vibración del espectro electrónico del 31P14N se observa que la
separación entre el origen de banda y la cabeza de banda es de 1.44 cm-1. La banda está
degradada al rojo y su cabeza aparece para el valor de J’’ = 5. Determinar la longitud de
enlace del 31P14N en su estado electrónico fundamental y en el primer excitado. Discutir los
resultados obtenidos. Solución: Re’’ = 2.59 Å, Re’ = 2.82 Å.
9.
En la primera banda de vibración del espectro electrónico del CO se observa que la
separación entre el origen de banda y la cabeza de banda es de 31'6 cm-1. La banda esta
degradada al rojo y su cabeza aparece para J'' = 16. Se pide:

Determinar la longitud del enlace CO en su estado electrónico fundamental y en el
primer excitado.

Dibujar aproximadamente el correspondiente diagrama de energías.

Dibujar la estructura y posición respecto al origen de banda de las líneas de las
distintas ramas para la banda ν''=0 --> ν'=0
10.
En el espectro electrónico del 16O12C se han medido, entre otros, los centros de las
siguientes bandas de vibración:
v"- v’
00
01
02
03
04
 cm-1
64703 66231 67675 69088 70470
 a) Dibujar un diagrama con estas transiciones.
 b) Calcular la frecuencia fundamental de vibración, la constante de anarmonicidad y
la constante de fuerza del CO en estado excitado.
 c) Estimar la energía de disociación en el estado excitado.
11.
Para la transición electrónica X1+ B1+ del espectro electrónico de absorción UV de
la molécula de 19F1H se conocen los siguientes datos: el origen de la transición (v’’ = 0  v’
= 0) aparece a 83305 cm-1; el continuo empieza a 101387 cm-1 y la energía de disociación
química (D0’’) del estado fundamental vale 45588 cm-1; el estado X1+ se disocia en dos
átomos en sus respectivos estados fundamentales, F(22P) y H(12S), mientras que el estado
excitado B1+ se disocia en un átomo de hidrógeno en su estado fundamental y un átomo de
fluor excitado: F(32S). Asimismo, se sabe que B0’ = 4.02 cm-1 y B0’’ = 20.56 cm-1. (a)
Dibujar el correspondiente diagrama de energías; (b) calcular la energía de disociación del
estado electrónico excitado y la longitud de onda correspondiente a la transición atómica:
F(32S)  F(22P); (c) indicar en qué rama aparecen las cabezas de banda; (d) determinar el
valor de J y el número de ondas a que aparece la cabeza de banda de la transición v’’ = 0 
v’ = 0. Solución: (b) D0’ cm-1 = 1792.1 Å; (c) Rama R; (d) J=0, cab  83313.04
cm-1.
12.
En el espectro electrónico de absorción de la molécula de 7Li2 se observan los siguientes
orígenes de bandas (en cm-1):
(0 → 0) = 14014; (0 → 1) = 14279; 0→ 2 = 14541
Determinar los valores de e’, e’xe’, De’ y D0’
13.
Sabiendo que el estado fundamental disocia en dos átomos de Li en su estado
fundamental 2S, que el estado excitado, disocia en Li (2S) + Li(2P) y que el Li(2P) se
encuentra a 178.28 kJ/mol por encima del Li (2S), calcular el valor de la energía de
disociación del Li2 en su estado fundamental.
14.
En el espectro electrónico del O2 en absorción a temperatura ambiente aparecen,
asociadas a la transición entre su estado fundamental X3Σg- y su estado excitado B3Σu-, tres
bandas de la progresión en v’, correspondientes a los niveles v’ = 12, 13, y 14, con
frecuencias (en cm-1): 55784.6, 56085.5 y 56340.5, respectivamente. Por otro lado se sabe
que la energía necesaria para excitar un átomo de O desde su estado fundamental al estado
excitado en que aparece uno de los átomos cuando la molécula se disocia desde el estado
B3Σu- es de 190 kJ mol-1. Con estos datos calcular: a) la energía de disociación del O2 en el
estado excitado B3Σu-; b) su energía de disociación en el estado fundamental. Solución: (a)
ωe’ = 897.6 cm-1; ωexe = 22.95 cm-1 (b) D0’=8333 cm-1; (c) D0”=41046 cm-1.
15.
En el espectro de absorción ultravioleta de la molécula de 16O2 desde su estado
fundamental correspondiente a la transición de Schumann-Runge se asignan los siguientes
centros de bandas de la progresión en v’.
(v’,v”)
 (cm-1)
(4,0)
51980.2
(5,0)
52579.0
(6,0)
53143.4
(7,0)
53676.9
(8,0)
54177.0
Con estos datos, determinar la energía de disociación del O2 en el estado excitado. Sabiendo
que el estado excitado se disocia en O(1D) + O(3P) y que el estado 1D del oxígeno atómico se
encuentra 190 kJ/mol por encima de su estado fundamental 3P, determinar la energía de
disociación del O2 en el estado fundamental.
16.
Para el espectro electrónico de absorción (Visible-UV) de la molécula de 39K1H
correspondiente a la banda electrónica X 1+  A 1+ se conocen los siguientes datos: El
origen de dicha banda electrónica (ν''=0  ν'=0) aparece a 18684 cm-1, el continuo comienza
a 27790 cm-1 y la energía de disociación del estado fundamental (X 1+) vale 14283 cm-1. El
estado X 1+ disocia en los dos átomos en su estado fundamental K(4 2S1/2) y H (1 2S1/2),
mientras que el estado excitado A 1+ disocia en un átomo de hidrógeno en su estado
atómico fundamental y un átomo de potasio en un estado K(4 2P1/2). Asimismo se sabe que
B'(ν'=0) = 1.24 cm-1 y B''(ν''=0) = 3.38 cm-1. Se pide :

a) Dibujar el correspondiente diagrama de energías.

b) Calcular la energía de disociación del estado electrónico excitado en kcal.mol-1 y
la longitud de onda en nanometros correspondiente a la transición atómica: K(4
2
P1/2)  K(4 2S1/2).

c) Explicar la estructura y posición respecto del origen de la banda ν''=0  ν'= 0, de
las líneas de las distintas ramas (dibujar de forma cualitativa el espectro y la C.B.).

d) Calcular el valor de J'' correspondiente a la cabeza de banda y el número de
ondas de dicha cabeza de banda.
17.
En el espectro de absorción visible de la molécula de 127I2 correspondiente a la
transición electrónica X1+g  B30+u se asignan los siguientes orígenes de las bandas de la
progresión v” = 0:
v’
17
18
19
20
21
567.2
564.2
561.5
558.5
555.8
 (nm)
v’
22
23
24
25
26
553.0
550.1
547.8
545.2
542.7
 (nm)
El estado fundamental disocia a dos átomos de yodo en el estado 2P3/2 y el estado excitado
disocia a un átomo en el estado 2P3/2 y otro en el estado 2P1/2 . Sabiendo que la longitud de onda
límite vale 508 nm y que la diferencia de energía entre los términos atómicos del yodo 2P3/2 y
2
P1/2 vale 0.94 eV, calcular las energías de disociación en kJ/mol de los dos estados electrónicos.
Nota: Na = 6.0221 .1023 mol-1; h= 6.6261 10-34 J.s; c = 2.9979 108 m/s ; 1 Cal = 4'184 J ; 1
o
C = 273.15 K ; R = 8'3144 J/(K mol) ; 1 eV = 1.6022 10-19 J ; 1 Angstrom = 10-10 m ; 0 oC
= 273.15 K ; kB = 1'3807.10-23 J/K. m (1H) = 1.0078 uma; m (2H) = 2.0141 uma; m(16O) =
15.99491 uma; m (17O) = 16.9991 uma; m (12C) = 12.0000 uma; m (13C) = 13.0034 uma, m
(14N) = 14.0031 uma. ; m(39K) = 38.9637 uma ; m(7Li) = 7.0160 uma ; m (19F) 18.9984
uma; m(79Br) = 78.9183 uma; m(81Br) = 80.9163 uma; (39K) = 38.964 uma; (31P) 30.9738;
uma; (14N) 14.0031 uma.