Escudo de la Universidad de Oviedo

Grupo de Química Cuántica,
Departamento de Química Física y Analítica,
Universidad de Oviedo, 33006-Oviedo, Spain

Emblema del grupo

Material docente

En esta página puedes encontrar varios documentos en formato PDF (Portable Document Format). Puedes ver o imprimir estos documentos mediante programas como Acrobat Reader (Adobe Inc.) o xpdf.

Disponible:
Asignatura: Espectroscopia Molecular
Creador de este web y del material que aquí se ofrece:
Víctor Luaña
Docentes actuales:
Víctor Luaña y José Manuel Recio
Otros docentes en cursos previos:
Víctor Manuel García Fernández y Evelio Francisco
Asignatura:
Espectroscopía molecular, curso 2001-2002, Licenciatura en C. Químicas, tercer curso.
Portada del libro: Espectroscopia Molecular
Erratas
Libro de texto:

Espectroscopía molecular, V. Luaña, V. M. García Fernández, E. Francisco y J. M. Recio, (Servicio de publicaciones de la Universidad de Oviedo, 2002) ISBN: 84-8317-273-9, 269+x páginas.

Material depositado: Fe de erratas, en formato PDF (98257 Bytes, Versión 2: 2002-06-13).

Transparencias de la leccion0 en formato PDF
0. Descripción de la asignatura, bibliografía, horarios, etc

Material depositado: Transparencias en formato PDF (130844 Bytes, Versión 2003-02-27).


Transparencias de la leccion1 en formato PDF
1. Estados dependientes del tiempo y Espectroscopía.

Introducción. Teoría de perturbaciones dependientes del tiempo. Radiación electromagnética. Efecto de un campo EM sobre un sistema de cargas. Absorción y emisión de radiación electromagnética. Probabilidad de transición de Einstein. Reglas de selección: partícula en una caja unidimensional; oscilador armónico unidimensional; átomo hidrogenoide; la regla de Laporte; teoría de grupos y reglas de selección. Forma y anchura de las líneas. Técnicas espectroscópicas y aplicaciones. Unidades usadas en Espectroscopía.

Material depositado: Transparencias en formato PDF (888131 Bytes, Versión 2: 2003-03-27).


Transparencias de la leccion2 en formato PDF
2. Rotación y vibración de moléculas diatómicas.

La aproximación de Born-Oppenheimer. Movimiento nuclear de moléculas diatómicas: Modelo de oscilador armónico-rotor rígido (Energía de punto cero; Estados rotovibracionales OA-RR; Degeneración; Poblaciones en equilibrio; Espectro rotacional OA-RR; Separación de niveles energéticos); El modelo de distorsión centrífuga; El modelo de siete parámetros; El desarrollo sistemático de Dunham; Determinación experimental del potencial nuclear. Reglas de selección roto-vibracionales. Espectros rotacionales de moléculas diatómicas. Espectros de rotación-vibración. El efecto Raman. Estados electrónicos degenerados: Acoplamiento de momentos angulares.

Material depositado: Transparencias en formato PDF (1127521 Bytes, Versión 2: 2003-03-27).


Transparencias de la leccion3 en formato PDF
3. Rotación de moléculas poliatómicas.

Movimiento nuclear en moléculas poliatómicas. Mecánica clásica de un rotor rígido: La matriz de inercia; Diagonalización de la matriz de inercia; El elipsoide de inercia; La matriz de inercia y la simetría molecular; La energía de rotación clásica. Mecánica cuántica de un rotor rígido: El trompo esférico; El trompo simétrico achatado; El trompo simétrico alargado; Correcciones a la energía del rotor rígido; Espectro rotacional del trompo simétrico; El trompo asimétrico (Cálculo variacional de los niveles de energía; Diagrama de correlación; Espectro rotacional del trompo asimétrico); Moléculas flexibles. Espectroscopía de microondas: Aplicaciones estructurales.

Material depositado: Transparencias en formato PDF (344078 Bytes, Versión 2003-03-27).


Transparencias de la leccion4 en formato PDF
Animaciones de vibraciones moleculares
4. Vibración de moléculas poliatómicas.

Tratamiento clásico de las pequeñas oscilaciones: Ecuaciones de movimiento; Diagonalización de la matriz de constantes de fuerza; Ecuaciones de movimiento para los modos normales de vibración; Ilustración del movimiento de los núcleos; Ejemplo: vibración de una molécula diatómica; Ejemplo: vibración 1D de una molécula ABC lineal; Uso de coordenadas generalizadas. Simetría molecular y vibraciones: Clasificación de los modos normales de vibración, la representación $\Gamma^{3N}$ (Ejemplo: Simetría de los modos de CH$_4$); Clasificación de los modos normales de vibración: coordenadas internas; Coordenadas de simetría. Grupos funcionales y el espectro IR de baja resolución. Cálculo de la matriz de constantes de fuerza. Tratamiento mecanocuántico de la vibración: Reglas de selección; Estructura rotacional; Anarmonicidad (Vibraciones degeneradas y efecto de Coriolis, Resonancias de Fermi).

Material depositado: Transparencias en formato PDF (602212 Bytes, Versión 2: 2003-03-27).

Las transparencias de este tema hacen referencia a varias animaciones de moléculas vibrando. Las animaciones corresponden a los ficheros MPEG-1 que se detallan más abajo. La lección puede seguirse perfectamente sin las animaciones, pero si quieres ver éstas a medida que lees instala en tu ordenador los archivos *.mpg y sigue los hyperlink contenidos en la lección.

En las páginas del Moving Picture Experts Group puedes encontrar una descripción del formato MPEG-1 y, más importante, una lista de programas que permiten ver estas películas en cualquier plataforma. Mi experiencia se limita al uso de mpeg_play (UC Berkeley) en mis máquinas Debian-GNU/linux, y al uso de Microsoft Media Player en el portátil que uso en el aula.

Todas las animaciones han sido producidas a partir de un sencillo cálculo químico cuántico que reproduzca razonablemente las frecuencias de vibración experimentales. Las imágenes básicas han sido creadas mediante el excelente programa de visualización molecular molekel (ETH Zurich) y han sido convertidas a MPEG-1 utilizando el programa mpeg_encode (U.C. Berkeley).

Animaciones
Metano (CH4) Sucesión
de modos
438026 bytes
Tensión
simétrica
140880 bytes
Deformación E
202588 bytes
y 208424 bytes
Tensión T2
152585 bytes,
153918 bytes
y 158406 bytes
Deformación T2
195619 bytes,
187858 bytes
y 188160 bytes
CO2 Tensión
simétrica
128214 bytes
Tensión
asimétrica
135340 bytes
Deformación
129375 bytes
y 114412 bytes
agua (H2O) Tensión
simétrica
108437 bytes
Flexión
136125 bytes
Tensión
asimétrica
105345 bytes

Algunas direcciones útiles en la red:
5. Espectroscopía electrónica.

Espectroscopía electrónica de moléculas diatómicas. Espectroscopía electrónica de moléculas poliatómicas. Espectroscopía fotoelectrónica.

Material depositado: Por determinar.


6. Espectroscopías entre estados inducidos.

Momentos magnéticos nucleares. Resonancia magnética nuclear (RMN). Desplazamientos químicos. Desdoblamientos spin-spin de RMN y su origen. Relajación de spin. RMN y procesos de velocidad. Resonancia de spin electrónico. Resonancia nuclear cuadrupolar.

Material depositado: Por determinar.


Distribucion de Planck
Material complementario depositado:

Problemas resueltos de la asignatura Espectroscopíia Molecular, en formato PDF
Problemas de Espectroscopía Molecular, Enunciados y Soluciones.

Material depositado: Problemas resueltos de los capítulos 1 a 3, escritos por Víctor Manuel García Fernández y Víctor Luaña. Se ofrecen aquí en formato PDF (1320053 Bytes, Versión: 2003-06-17).


Examenes de cursos anteriores
Algunos exámenes de cursos anteriores:

Se ofrecen a petición de los alumnos, como un simple ejemplo del tipo de preguntas habituales. El estudiante que pretenda aprobar la asignatura limitándose a memorizar respuestas a exámenes anteriores está en un grave error, y hay muchas experiencias que lo demuestran. Por el contrario, el buen estudiante podrá encontrar aquí ejercicios y cuestiones adicionales a las contenidas en el texto.

Todos los exámenes depositados están en formato PDF, y su tamaño en bytes se indica entre paréntesis.

Año Enero/Febrero Junio Septiembre Diciembre
2000 Feb-2000 (74478) Jun-2000 (50378) Sep-2000 (81211)
2001 Ene-2001 (66393) Jun-2001 (94716) Sep-2001 (207095) Dic-2001 (173993)
2002 Feb-2002 (92419) Jun-2002 (88394)
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Respuestas a examenes
Respuestas seleccionadas de algunas preguntas de los exámenes:

Utiliza las respuestas breves para verificar que sabes hacer el ejercicio antes de ver la respuesta completa.

Jun-2002: (1d) el tiempo de vida media es de 0.5 microsegundos; (2a) la constante rotacional Be es 3687.03 MHz; (2b) la distancia de equilibrio Re es 2.2808 angstrom; (2e) en la descripción clásica, la frecuencia de vibración es fija e igual a la constante de vibración fundamental (8.13 THz en este caso), la frecuencia de rotación clásica es nula en el estado J=0 y 65.5 GHz en el estado J=1; (3d) las constantes rotacionales de este trompo asimétrico son 0.25189 cm^{-1} (A, dirección perpendicular al eje C2 y contenida en el plano molecular), 0.11205 cm^{-1} (B, en la dirección del eje C2), y 0.07755 cm^{-1} (C, en la dirección perpendicular al plano de la molécula); (3g) la molécula cuenta con 11 modos activos en IR (5A1, 2B1 y 4B2) y 12 modos activos en Raman (los anteriores más 1A2). Si tienes dificultades con algún ejercicio puedes ver las respuestas completas (683088 bytes) (Perdón por la baja calidad: el examen está digitalizado a partir de un manuscrito).



Disponible:
Asignatura: Determinación Estructural
Docentes actuales y creadores del material que aquí se ofrece:
Víctor Luaña y Ángel Aguirre Pérez
Hemos incorporado recientemente los apuntes docentes de Angel Aguirre, que presenta una visión diferente y complementaria con respecto al material que existía previamente. La organización de la página web mantiene la estructura inicial de cuando sólo contaba con las notas de Víctor Luaña. En algún momento actualizaremos la página para que presente mejor la nueva situación.
Asignatura:
Determinación Estructural (parte Químico Física), curso 2002-2003, Licenciatura en C. Químicas, tercer curso.
Transparencias de la leccion0 en formato PDF
0. Descripción de la asignatura, bibliografía, horarios, etc

Material depositado: Transparencias en formato PDF (172800 Bytes, Versión 2003-10-01).


Transparencias de la leccion1 en formato PDF
1. Simetría molecular y representación matricial de los grupos puntuales de simetría.

Geometría molecular. Simetría puntual, elementos y operaciones de simetría. Grupos de operaciones de simetría. Los grupos de simetría molecular. Simetría de moléculas prototipo. Teoría de las representaciones matriciales de los grupos. Tablas de caracteres de los grupos puntuales de simetría. Producto directo de representaciones. Base de vectores propios de las irreps de un grupo. Operadores de proyección. Aplicaciones: actividad óptica, propiedades vectoriales y tensoriales, vibraciones moleculares. Ejercicios.

Material depositado: Transparencias en formato PDF (606385 Bytes, Versión completa: 2002-10-15).


Imagen del spiropentadieno C5H4

Material depositado: Con el fin de que exploréis varias alternativas a la visualización de moléculas, podéis examinar la molécula de spiropentadieno (C5H4) en diversos formatos:

  • LOG (270513 Bytes), salida de gaussian-98 que se puede manipular con ayuda de molekel (ETH Zurich).
  • OFF (39244 Bytes) que se puede ver y manejar con geomview. Este excelente programa de visualización matemática está desarrollado para X-windows y hay versiones para casi cualquier entorno tipo unix (GNU/linux en particular). No hay versiones nativas MS-Windows, pero quizás se pueda usar a través de cygwin.
  • VRML-1 (12409 Bytes). Hay visualizadores de realidad virtual, tanto de código libre como comerciales, para cualquier plataforma. Podéis consultar las páginas de www.vrml.org para buscar uno a vuestra medida. Aseguráos de que admite VRML-1 y no sólo VRML-97. El que yo suelo emplear es vrweb, desarrollado en la Universidad Tecnológica de Graz (Austria) y con versiones para muchas plataformas tipo unix y MS-Windows. A. Hewat, del Instituto Laue-Langevin en Ginebra ha escrito una descripción sencilla y funcional sobre la instalación de visualizadores de mundos VRML y su uso en cristalografía. También puedes acudir a la página http://cic.nist.gov/vrml/vbdetect.html para comprobar si tu navegador tiene instalado un visualizador VRML, y cuáles son los pasos a seguir para instalarlo en caso contrario.

Imagen del B(OH)3

Material depositado: Salidas de gaussian-98 correspondientes a varias moléculas utilizadas como modelo en la lección 1: FNO, H2O, H2O2, NH3, B2H6 (diborano), B(OH)3, C2H2F2Cl2, C2H6 (etano en configuración eclipsada), C3H4 (aleno), C4H4, C5H4 (espiropentadieno), C8H4Cl4 (1,3,5,7-tetrafluorociclooctatetraeno), C8H8, C8Me8, SF6 y Si2H2. Todos los ficheros están agrupados en molec1.zip (archivo comprimido en formato ZIP de 2403777 Bytes, aprox. 2.4 MByte). Para usar estos ficheros, se copia el archivo al directorio de molekel, se descomprime, y se ejecuta desde el programa molekel la secuencia: Boton_Derecho -- Load -- gaussian_LOG -- Fichero_de_datos.


Transparencias de la leccion2 en formato PDF
2. Simetría cristalina, grupos espaciales y descripción de la estructura de un cristal.

Redes cristalinas. Elementos de simetría en un cristal. Celdillas primitivas y centradas. Grupos espaciales. Tablas internacionales de cristalografía. Descripción cristalográfica de un cristal. Geometría básica del cristal. Ejemplos de estructuras cristalinas. Ejercicios.

Material depositado: Transparencias en formato PDF (1410983 Bytes, Versión: 2002-11-05).


Apuntes de esta leccion en formato PDF por Angel Aguirre

Material depositado: Apuntes de este tema en formato PDF (678766 Bytes, Versión: 2002-10-29). Serie de problemas de este tema en formato PDF (109906 Bytes, Versión: 2002-10-29). Notas elaboradas por Angel Aguirre y seguidas directamente para la docencia del grupo B.


Cristal de zincita (estructura tipo B4)

Material depositado: Coordenadas atómicas de una colección de cristales en formato XYZ, que pueden ser leídas y manipuladas mediante molekel. Los datos de cada cristal están en un fichero, y todos ellos están reunidos en el archivo comprimido xtal1.zip (5300 Bytes). Para usar estos ficheros, se copia el archivo al directorio de molekel, se descomprime, y se ejecuta desde el programa molekel la secuencia: Boton_Derecho -- Load -- XYZ -- Fichero_de_datos.

Material depositado: Descripción de los cristales modelo en el formato de entrada del programa tessel2. Este programa facilita la creación de modelos que combinan, entre otras posibilidades, bolas, varillas, poliedros, celdas de Wigner-Seitz, etc. Estos modelos se escriben en cualquiera de los formatos XYZ (sólo la lista de átomos), POV (permite hacer dibujos de calidad fotográfica empleando povray), VRML1 (otros usos de este formato en cristalografía pueden verse en las páginas del grupo de difracción en el Instituto Laue-Langevin: http://www.ill.fr/dif/3D_crystals.html), y OFF (pueden manipularse usando geomview). Todos los ficheros de entrada a tessel2 est'an reunidos en el archivo comprimido xtal2.zip (5118 Bytes).


Transparencias de la leccion3 en formato PDF
3. Difractometría: Fundamentos.

Definición y propiedades de la red recíproca. Fundamento físico de la difracción: experimentos de Young y Fraunhofer. Difracción en un cristal: ecuaciones de Laue; ley de Bragg; equivalencia de las leyes de Bragg y Laue; esfera de Ewald. Periodicidad de las propiedades en la red cristalina. Transformadas de Fourier. Una interpretación pictórica de la transformada de Fourier. Densidad electrónica y factores de estructura: problemas en la determinación de la geometría y densidad electrónica del cristal; modelo de superposición de átomos; factor de forma atómica; correción térmica de Debye-Weller. Extinciones sistemáticas: ley de Friedel; cristales centrosimétricos; efecto de las operaciones de simetría sobre los factores de estructura; grupos de Laue; extinciones debidas al centrado de la celda; extinciones causadas por las operaciones no simórficas. Ejercicios.

Material depositado: Transparencias en formato PDF (786049 Bytes, Versión de: 2002-12-02).


Apuntes de esta leccion en formato PDF por Angel Aguirre

Material depositado: Apuntes de este tema en formato PDF (402417 Bytes, Versión: 2002-10-29). Serie de problemas de este tema en formato PDF (76821 Bytes, Versión: 2002-10-29). Notas elaboradas por Angel Aguirre y seguidas directamente para la docencia del grupo B.


Apuntes de esta leccion en formato PDF por Angel Aguirre

Material depositado: Apuntes de la lección "Difracción de rayos X y estructura cristalina" en formato PDF (303033 Bytes, Versión: 2002-10-29). Notas elaboradas por Angel Aguirre y seguidas directamente para la docencia del grupo B.


Transparencias de la leccion4 en formato PDF
4. Difractometría: Técnicas experimentales y de tratamiento de datos.

Técnicas de medición. Determinación de la celda unidad y del grupo espacial. Correcciones sobre los datos medidos: de Lorentz, polarización, absorción y extinción. Resolución de la estructura: método de Patterson, métodos directos. Refinamiento estructural: síntesis de diferencias de Fourier y métodos de mínimos cuadrados. Radiación de sincrotrón. Difracción de electrones y neutrones. Difracción en gases y líquidos.

Material depositado: Transparencias en formato PDF (906834 Bytes, Versión incompleta de: 2002-11-07).


Material depositado: (En preparación)


Apuntes de esta leccion en formato PDF por Angel Aguirre

Material depositado: Apuntes de la lección "Aspectos prácticos de la difracción de rayos X" en formato PDF (778791 Bytes, Versión: 2002-11-05). Notas elaboradas por Angel Aguirre.


Problemas resueltos de la asignatura Determinacion Estructural, en formato PDF
Problemas de Determinación Estructural, Enunciados y Soluciones.

Material depositado: Problemas resueltos en formato PDF (997009 Bytes, Versión: 2002-12-27).


Examenes de cursos anteriores
Algunos exámenes de cursos anteriores:

Se ofrecen a petición de los alumnos, como un simple ejemplo del tipo de preguntas habituales. El estudiante que pretenda aprobar la asignatura limitándose a memorizar respuestas a exámenes anteriores está en un grave error, y hay muchas experiencias que lo demuestran. Por el contrario, el buen estudiante podrá encontrar aquí ejercicios y cuestiones adicionales a las contenidas en el texto.

Todos los exámenes depositados están en formato PDF, y su tamaño en bytes se indica entre paréntesis.

Curso Diciembre (Feb) Junio Septiembre
2001-2002 Dic-2001 (106800) Jun-2002 (111866) Sep-2002 (103601)


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