Deflexión eléctrica de un haz de rotores moleculares polares

ÁLVARO CARRERA; MARCOS MOBBILI; ERNESTO MARCECA

Tandil, Argentina

Congreso; XV Congreso Arg. Fisicoqca y Qca Inorg; 2007

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

La versión electrostática del experimento de Stern-Gerlach es una técnica muy utilizada para determinar los momentos eléctricos (polarizabilidad α y momento dipolar µ) de moléculas y también de agregados atómicos y moleculares. El fundamento de esta técnica consiste en cuantificar cómo se modifica la trayectoria de un haz de partículas después de ser sometido a un campo eléctrico inhomogéneo. Para efectuar la medida se emplea un aparato de haces moleculares provisto de un espectrómetro de masa, registrándose los cambios ocurridos en el perfil de intensidad del haz al encender el campo de deflexión. En condiciones habituales, la energía rotacional que poseen las partículas en el haz molecular es mucho mayor que la energía que resulta de la interacción con el campo eléctrico de deflexión (EBrotB>>µF, donde F es la intensidad del campo aplicado). Los componentes del haz molecular, un ensamble de rotores rígidos polares independientes exhiben, en esta situación, un ensanchamiento simétrico en sus perfiles de intensidad. Si se incrementa la intensidad del campo eléctrico, o eventualmente se disminuye la energía rotacional de los componentes del haz (alterando por ejemplo las condiciones de expansión), es esperable que se manifieste una cierta asimetría en la forma que adquieran los perfiles de intensidad. Esto es debido a que, en estas condiciones, la energía de interacción dipolar con el campo deja de ser despreciable y perturba el movimiento rotacional de las partículas. Nuestro arreglo experimental es capaz de detectar y cuantificar estas pequeñas asimetrías en los perfiles de intensidad medidos. El estudio de la forma de estos perfiles se realiza con la ayuda de un modelo teórico-clásico que permite resolver las ecuaciones de movimiento del conjunto de partículas. A partir de este análisis se obtiene información acerca de la distribución de estados rotacionales en función de las condiciones de expansión empleadas. Se practicaron deflexiones eléctricas de sistemas moleculares modelo, compuestos por distintos tipos de sustancias aromáticas, en distintas condiciones de expansión. Los resultados obtenidos no sólo permiten determinar la temperatura rotacional del sistema, sino que también brindan información estructural sobre las partículas; esto se debe a que se ha encontrado una correlación entre la forma que exhibe el perfil de intensidad y la geometría del agregado (esférica, oblato, prolato, asimétrica, etc.) y la orientación del momento dipolar respecto de los ejes principales de la partícula. BrotB>>µF, donde F es la intensidad del campo aplicado). Los componentes del haz molecular, un ensamble de rotores rígidos polares independientes exhiben, en esta situación, un ensanchamiento simétrico en sus perfiles de intensidad. Si se incrementa la intensidad del campo eléctrico, o eventualmente se disminuye la energía rotacional de los componentes del haz (alterando por ejemplo las condiciones de expansión), es esperable que se manifieste una cierta asimetría en la forma que adquieran los perfiles de intensidad. Esto es debido a que, en estas condiciones, la energía de interacción dipolar con el campo deja de ser despreciable y perturba el movimiento rotacional de las partículas. Nuestro arreglo experimental es capaz de detectar y cuantificar estas pequeñas asimetrías en los perfiles de intensidad medidos. El estudio de la forma de estos perfiles se realiza con la ayuda de un modelo teórico-clásico que permite resolver las ecuaciones de movimiento del conjunto de partículas. A partir de este análisis se obtiene información acerca de la distribución de estados rotacionales en función de las condiciones de expansión empleadas. Se practicaron deflexiones eléctricas de sistemas moleculares modelo, compuestos por distintos tipos de sustancias aromáticas, en distintas condiciones de expansión. Los resultados obtenidos no sólo permiten determinar la temperatura rotacional del sistema, sino que también brindan información estructural sobre las partículas; esto se debe a que se ha encontrado una correlación entre la forma que exhibe el perfil de intensidad y la geometría del agregado (esférica, oblato, prolato, asimétrica, etc.) y la orientación del momento dipolar respecto de los ejes principales de la partícula.