Física Molecular

Estudo da estrutura da molécula

A Física Molecular é o ramo da Física que estuda a estrutura da molécula, suas propriedades físicas e as ligações químicas. Seus estudos incluem também a área de espalhamento de elétrons por moléculas lineares, alguns tipos de moléculas não lineares e também alguns tipos de átomos.

Esse campo abrange ainda o estudo da estrutura eletrônica de átomos e moléculas, e o estudo de radiação eletromagnética e sua interação com a matéria.

O objetivo básico da física molecular é compreender as leis fundamentais da física que regem o comportamento da matéria no nível molecular e suas interações com agentes externos, como os efeitos de solventes e o campo eletromagnético.

Divisão da Física Molecular

A complexidade que há na união entre moléculas e átomos levaram a física molecular a se dividir em duas partes: uma teórica e a outra experimental.

Física molecular: compostos moleculares.
Compostos de elementos químicos que formam a molécula. (Foto: Wikipedia)

A parte teórica tem como objetivo estudar o cálculo na seção de choque, ou seja, na colisão entre elétrons e moléculas através de impacto eletrônico. O estudo teórico aborda também a probabilidade dos choques ocorrerem ou não.

No que se refere à parte experimental, os estudos da Física molecular dispõem de uma máquina calibrada para medir a fragmentação ou ionização de moléculas que serão alvo de impacto eletrônico.

Para analisar os cálculos na seção de choque das moléculas, alguns métodos são utilizados. Sãos eles:

  • Método variacional de Schwinger interativo (MVSI) – utilizado para o cálculo de seção de choque no espalhamento elástico. Nesse caso, a colisão entre as moléculas podem ou não completar a primeira aproximação de Bohr;
  • Método das ondas distorcidas (MOD) – usado para calcular a seção de choque no espalhamento inelástico podendo não completar com a primeira aproximação de Bohr;
  • Método das frações continuadas (MFC) – usado para o cálculo da seção de choque tanto no espalhamento elástico quanto no inelástico.

Conceitos fundamentais para Física Molecular

Compreender a física molecular implica entender alguns conceitos de elementos como moléculas e átomos, estudados pela Física Moderna.

Átomos

O átomo é uma unidade básica de matéria formado por um núcleo central de carga elétrica positiva, composto por prótons e nêutrons, envolto por uma nuvem de elétrons de carga negativa.

Seu núcleo é composto por prótons e nêutrons. Os elétrons de um átomo se ligam ao núcleo pela magnética. Os átomos podem se ligar entre si através das ligações químicas, baseadas na mesma força e assim formar uma molécula.

Um átomo com o mesmo número de prótons e elétrons é eletricamente neutro, já os que possuem números de prótons e elétrons diferentes podem ter carga positiva ou negativa. Os átomos que possuem carga elétrica são denominados íon.

Os átomos são classificados de acordo com o número de prótons do seu núcleo, de modo que o número de prótons determina o elemento químico e o número de nêutrons determina o isótopo desse elemento. A estrutura do átomo e suas propriedades são descritas pela Mecânica Quântica.

Molécula

Uma molécula é formada por pelo menos dois átomos ligados entre si, através de uma ligação covalente. Eletricamente neutra, a composição molecular exclui todos os metais, pois eles são constituídos por inúmeros átomos de um único elemento, ligados mediante a ligação metálica.

Física molecular: estrutura da molécula
A molécula é a menor parte que constitui uma substância. (Foto: Wikipedia)

A ligação de um único átomo ligado através de ligação iônica à estrutura impede que ela seja classificada como molécula, mesmos que os demais elementos ligados para formá-la o façam via ligações covalentes.

Fora da lista das moléculas estão substâncias como os sais, cujo os átomos se ligam através de ligações iônicas. As substâncias simples constituídas por elementos químicos da coluna 8A da tabela periódica também não são consideradas moléculas. Elas possuem átomos ligados uns aos outros em sua estrutura, ou quando em estado sólido têm estes ligados entre si através atrações elétricas resultante de dipolos elétricos.

Estrutura molecular e Mecânica Quântica

A estrutura molecular passou a ser estudada por volta de 1927, com o avanço da Física Moderna e o início dos estudos da física de partículas. Nesse período a mecânica quântica passou a ser usada para descrever as estruturas de átomos e moléculas.

É a mecânica quântica que descreve o modelo fundamental da estrutura molecular, prevendo, corretamente a geometria de equilíbrio experimental, bem como a forma e a estrutura experimental da nuvem eletrônica.

Faça a referência deste conteúdo seguindo as normas da ABNT:

DIAS, Fabiana. Física Molecular; Guia Estudo. Disponível em

< https://www.guiaestudo.com.br/fisica-molecular >. Acesso em 18 de novembro de 2019 às 18:20.

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