PAU Química 2012 · Juny · Sèrie 3 · Exercici 4

4. El diòxid de carboni, CO2, és un dels gasos d’efecte d’hivernacle més coneguts, ja que absorbeix part de la radiació infraroja emesa per la superfície de la Terra. L’espectre infraroig (IR) del diòxid de carboni mostra que aquest gas absorbeix intensament la radiació electromagnètica de 4,237 μm de longitud d’ona. Espectre IR del CO2 a) Calculeu la freqüència i l’energia d’aquesta radiació absorbida pel diòxid de car- boni. [1 punt] b) Expliqueu breument què produeix la radiació electromagnètica infraroja en una molècula de diòxid de carboni. Per què les molècules d’aquest gas absorbeixen només certes longituds d’ona de radiació infraroja? [1 punt] DADES: Constant de Planck: h = 6,63×10–34 J s Velocitat de la llum: c = 3,00×108 ms–1

a) Freqüència: ν = c / λ [0,2 p] Transformem les unitats de la longitud d’ona: λ = 4,237 μm x (1 m / 106 μm) = 4,237 · 10-6 m ν = (3 · 108) / (4,237 · 10-6) ν = 7,08 · 1013 s-1 (ó Hz) [0,3 p] Energia de la radiació: Procediment 1 E = hν [0,2 p] E = h ν = (6,63 · 10-34) · (7,08 · 1013) E = 4,69 · 10-20 J [0,3 p] Procediment 2 E = h c / λ [0,2 p] E = (6,63 · 10-34) · (3,00·108) / (4,237·10-6) E = 4,69 · 10-20 J [0,3 p] b) Aquesta radiació infraroja (IR) produeix un canvi d’estat (o nivell) vibracional de les molècules de CO2. Les molècules passen d’un estat vibracional de menys energia a un altra de més energia. [0,5 p] Les molècules de CO2 gas només absorbeixen certes radiacions IR perquè per passar una molècula d’un nivell de vibració a un altra nivell de vibració ens cal una determinada energia (diferència d’energies dels dos nivells vibracionals). Aquesta energia l’aporta una determinada longitud d’ona de radiació electromagnètica que, per tant, pot ser absorbida. [0,5 p]