2 Teorico 2 Interpretacion molecular Dr

Bibliografía Teórico 2

FISICOQUIMICA 2014
TEÓRICO 2

Campus virtual Fisicoquímica-Material de Enseñanza
Complementario, 2014: Equipartición clásica de la energía. Galleano
M. y Boveris A. (adaptado de Fisicoquímica Básica, Moore, 1ra ed.,
Prentice-Hall Latinoamericana, Méjico, 1986, 36-52).

13 de Agosto

Interpretación molecular de la Termodinámica
Equipartición clásica de la energía

QuímicaFísica, Octava Edición, P. W. Atkins y J. de Paula, Editorial
Médica Panamericana, Buenos Aires 2008.
2: Primera Ley de la Termodinámica
2.2. Energía interna- Interpretación molecular

Las simulaciones son de carácter ilustrativo y las realizó la Dra. Elizabeth Robello.

Dr. Cesar G. Fraga

Niveles de estudio de la Termodinámica

Temperatura y equilibrio térmico
La temperatura (T) es la propiedadque establece la dirección del flujo de energía .

Es una medida de la cantidad de energía (cinética) que
tienen las partículas de un sistema.

Usa datos de las propiedades de
conjunto
(1 mol de CH4; 1 g de DNA)

Propiedades de los
átomos o moléculas
individuales

(macroscópico)

(microscópico)

Energía de los sistemas químicos

Energías moleculares

EαT

3

Los sistemas manejan de distinta manerala energía que reciben

Energía asociada al movimiento térmico de las
moléculas (movimiento desordenado)

V = cte
H2O (g)

¿Cómo “almacenan” las moléculas de un
sistema la energía transferida (calor)?

T = 5.8K

qv = Cv T

Ecinética = 3/2 RT (por mol)
Ecinética = 3/2 kBT (por molécula)

Energía (150 J)
N2 (g)

T = 7.2K

qv = C’v T’

Ecinética de las moléculas  T

Energía interna (U) 

T

(1mol)

1

Los sistemas manejan de distinta manera
la energía que reciben

Energía interna (U)

U
V = cte
H2O (g)

qv = Cv T

T = 5.8K

Energía intermolecular

Energía Térmica
Energía cinética

U = Cv T

(MOVIMIENTO MOLECULAR)

Energía (150 J)
N2 (g)

E traslacional

qv = C’v T’

T = 7.2K

Energía química o electrónica

E rotacional

Energía nuclear

U = C’v T’

E vibracional

(1 mol)Movimientos moleculares

Movimientos de una molécula

Traslación, Rotación y Vibración
y´

z´

y
Z
x´

x

Descripción de movimientos moleculares (2)

Descripción de movimientos moleculares (1)

y

y

y

yy

y1

1

y1

y1
y1
x1

x1

x

z1

z
Para describir posición en un plano
2 coordenadas (x ; y)

x1

x

Para describir posición en el espacio
3 coordenadas (x ; y ; z)

z1

z
Para describir posicióninstantánea
de un átomo = 3 coordenadas (x ; y ; z)

x1

x

z1

z

y1

x1
z1z1

x1

x

Para describir posición instantánea de una
molécula = 3N coordenadas (x ; y ;z)

2

Grados de Libertad Totales = 3N

Grados de libertad
Número de coordenadas que se requieren para determinar las
posiciones de las masas puntuales (átomos) en una molécula.

Molécula con N átomos

N=3

Grados de Libertad (GL) =3N

Grados de Libertad Totales (GLTot) = 9

(número total de grados de libertad)

(número total de grados de libertad)

Traslación

Rotación (1)

yy

1

Tomando el centro de masa

GLRot = 2 (moléculas lineales)

GLTr = 3
x1

GLRot= 3 (moléculas no lineales)

x

z1

z

Grados de libertadremanentes = 3N - 3

Rotación (2)
y

Rotación (3)
y

y

z

y

z

z

x

x

GLRot = 2 (moléculas lineales)
Grados deLibertadremanentes = 3N - 3 - 2 = GLvib

x

y
z

x

z

x

GLRot = 3 (moléculas no lineales)
Grados de libertadremanentes = 3N - 3 - 3 = GLvib

3

Rotación (4)

Vibración
Molécula lineal

Molécula no lineal

GLvib= 3N - 3 - 3

GLvib = 3N - 3 - 2

Vibración (2)

Resumen
Para describir una molécula con N átomos (3 N GL)
GL traslacionales =

3 (cualquier molécula)

GL rotacionales

2 (moléculaslineales)

=

3 (moléculas no lineales)

GL vibracionales =

Cálculo de grados de libertad de distintas especies
químicas
He

monoatómico (N=1)

GL = 3N = 3

N2, O2 diatómico, lineal (N=2)

GL = 3N = 6

CO2

3 átomos, lineal (N=3)

GL = 3N = 9

H2O

3 átomos, no lineal (N=3)

GL = 3N = 9

GLTr = 3
GLRot = 0
GLVib = 0
GLTr = 3
GLRot = 2
GLVib = 6 - 5 =1
GLTr = 3
GLRot = 2
GLVib = 9 - 5 =4

los...