La espectroscopía vibracional permite calcular constantes de fuerza de enlaces. Un caso sencillo es el de los aniones de simetría tetraédrica, XY4 (SO42-, PO43-, AsO43-…), que presentan cuatro modos normales de vibración. Las frecuencias de dos de ellos están relacionadas con las constantes de fuerza de tensión del enlace X-Y y de “flexión de tijeras” de la molécula. Para calcular esta segunda hace falta conocer la longitud del enlace X-Y. Eso se puede hacer por métodos de cálculo teórico. Estos métodos también permiten predecir el espectro vibracional de la especie en cuestión, lo que ayuda a asignar el espectro experimental y, de ahí, conocer las frecuencias necesarias para determinar las mencionadas constantes de fuerza. Más información teórica, aquí.
La práctica cuya ejecución se explica de forma resumida y gráfica aquí consiste en determinar las constantes de fuerza asociadas a los enlaces de una molécula de simetría tetraédrica tipo XY4. Se han de registrar espectros Raman de varias sales cuyos aniones tienen esta simetría, espectros que se interpretarán mediante métodos teóricos ab initio gracias a un programa informático que contiene algoritmos para solucionar la ecuación de Schrödinger y calcular energías moleculares. La interpretación se hará comparando los espectros Raman teóricos de estas especies cuya geometría ha sido previamente optimizada con los espectros experimentales. Una vez interpretadas las señales del espectro empírico y atribuidas a los correspondientes modos normales de vibración será posible medir las frecuencias a las que aparezcan estas señales. Sustituyendo los valores de estas frecuencias en unas expresiones que se dan, se podrán determinar las constantes de fuerza. Para realizar esta práctica se necesita un espectrofotómetro Raman, pero el experimento no pierde valor pedagógico si, no disponiéndose de ese instrumento, se trabaja sobre espectros previamente registrados.
Puede encontrarse una explicación resumida de la fundamentación teórica y del modo de realizar esta práctica pulsando en la siguiente imagen:
