Espectroscopía rotacional

Las expresiones analíticas pueden derivarse para una cuarta categoría: las moléculas asimétricas, para niveles rotacionales hasta J=3, sin embargo, niveles superiores deben determinarse a través de métodos numéricos.Las energías rotacionales se derivan teóricamente considerando a las moléculas como rotores rígidos y luego aplicando términos correctivos para la distorsión centrífuga, la estructura fina, la estructura hiperfina y el acoplamiento de Coriolis.La espectroscopía rotacional ha sido utilizada principalmente para investigar aspectos fundamentales de física molecular.Es una herramienta única para la determinación de estructuras moleculares en fase gas.En relación con la radioastronomía, la técnica posee un papel esencial en la exploración de la composición química del medio interestelar.El amoniaco (NH3) fue la primera molécula poliatómica estable en ser identificada en el medio interestelar.La rotación libre no es posible en fase gaseosa o sólida debido a la presencia de interacciones intermoleculares.Por lo tanto, para moléculas lineales, los niveles energéticos se describen con un único momento de inercia y un único número cuántico J, que define la magnitud del momento angular rotacional.Para moléculas no lineales que son rotores simétricos, existen dos momentos de inercia y cuya energía depende también de un segundo número cuántico rotacional K, que define el componente vectorial del momento angular rotacional alrededor del principal eje de simetría.Conociendo las masas atómicas, puede utilizarse para determinar la longitud de enlace directamente.donde v es el número cuántico vibracional y alfa es una constante de interacción vibracional-rotacional que puede ser calculada si se tienen los valores de B para dos diferentes estados vibracionales.La sustitución isotópica es invaluable al utilizar esta aproximación para la determinación de la estructura molecular En mecánica cuántica, la rotación libre de una molécula se encuentra cuantizada, por lo que la energía rotacional y el momento angular pueden obtener únicamente valores fijos, los cuales están relacionados con el momento de inerciaque se encuentran tres ejes ortogonales A, B y C, con origen en el centro de masa del sistema.con el eje A correspondiendo al menor momento de inercia.Estas moléculas pertenecen a los grupos puntuales Td u Oh.Por conveniencia, los espectroscopistas dividen las moléculas en 2 clases: rotores simétricos oblatos (en forma de disco), dondey rotores simétricos prolatos (balón de fútbol americano), dondeEjemplos incluyen: Un rotor asimétrico es aquel en el que los tres momentos de inercia poseen valores diferentes.Las transiciones entre estados rotacionales pueden observarse en moléculas con un momento dipolar eléctrico permanente.[8]​ Una consecuencia de esta regla es que no pueden observarse espectros de microondas para moléculas centrosimétricas lineales como nitrógeno o etino, los cuales son no polares.Debido a que estas transiciones se deben a la absorción o emisión de un único fotón con espín 1, la conservación del momento angular implica que el cambio en el momento angular puede ser sólo de una unidad.[6]​ Más allá de eso, el número cuántico K está limitado a valores entre +J y -J.[7]​