Discuta uma das propriedades abordada em aula, sob o ponto de vista da curva de energia/força de ligação (represente a curva)?
Passo 1
O enunciado pede para escolher uma das propriedades de ligação estudadas (por exemplo, a rigidez da ligação, isto é, a constante de força k) e discuti-la com base na curva de energia potencial E(r) e na curva de força F(r). Vamos usar o potencial de Morse como modelo qualitativo, mas o raciocínio vale para qualquer poço de potencial com mínimo em r_e.
Passo 2
Desenhamos qualitativamente a energia potencial em função da distância interatômica r. A curva de Morse é
E(r)=D_e\bigl(1-e^{-a(r-r_e)}\bigr)^2
onde D_e é a energia de dissociação, r_e é o comprimento de ligação de equilíbrio, a controla a largura do poço.
Graficamente, E(r) tem um mínimo em r=r_e, sobe lentamente para r>r_e (dissociação) e cresce rapidamente para r<r_e (repulsão):
E
↑ repulsão forte
\ /
\ /
\ / ← poço de potencial
\/
/\
/ \
/ \
/ \← dissociação
─────────────→ r
r_e
Passo 3
A força entre os átomos é a derivada negativa da energia:
Isso mostra que quanto maior a curvatura do poço em r_e (isto é, quanto mais “estreito” e profundo for o mínimo), maior será k e mais rígida é a ligação.
Passo 5
A constante de força está diretamente relacionada à frequência vibracional \nu da molécula via
\nu=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{k}{\mu}}
onde \mu é a massa reduzida dos átomos. Ligações mais rígidas (maior k) vibram em frequências maiores.
Resposta
Discute-se aqui a constante de força k como propriedade da ligação. A partir da curva de energia E(r) observa-se um mínimo em r_e cuja curvatura define k=\bigl.d^2E/dr^2\bigr|_{r_e}. Na curva de força F(r)=-dE/dr, a inclinação em r_e também fornece k. Quanto maior k, mais estreito e profundo é o poço de potencial, indicando ligação mais rígida e frequência vibracional maior.