La gente dice que cuando aumenta la temperatura, las moléculas vibran más rápido, ¿qué sucede realmente cuando aumenta la temperatura?

Las vibraciones pueden ocurrir en muchas direcciones entre los átomos de una molécula covalente. También ocurre entre iones de una estructura cristalina para compuestos iónicos.
meneando

tijera
estiramiento asimétrico

estiramiento simétrico

Doblar

Retortijón

Los grados de libertad de una molécula lineal son 3N-5 mientras que es 3N-6 para moléculas no lineales, siendo N el número de átomos en la molécula.

La vibración puede ocurrir solo en niveles de energía discretos similares a los estados vibratorios de las fresas de transición electrónica que son niveles de energía mucho menores. Sin embargo, hay muchas formas en que una molécula puede vibrar y los estados de vibración son bastante independientes entre sí y pueden tener diferentes niveles de energía, ya que provienen de diferentes átomos con diferentes niveles de energía vibracional. Es por eso que la energía total de las moléculas puede parecer un continuo incluso si todavía está sucediendo en niveles cuánticos individuales.
La energía vibracional se estudia con espectroscopía infrarroja y Raman. Se puede identificar la presencia de ciertos grupos funcionales de las bandas correspondientes en un espectrógrafo IR de alta resolución.

Dado que las intensidades pueden ser bastante pequeñas para observar, a menudo usamos FFTIR o IR de transformada de Fourier. La señal aleatoria se atenúa donde la señal real se superpone para dar una señal real.

Entonces, volviendo a su pregunta, cuando aumenta la temperatura, la molécula puede absorber una cantidad discreta de energía a través de los diversos modos vibratorios. También puede aumentar la velocidad de la molécula completa como un movimiento browniano aleatorio que se traduce en una mayor velocidad de difusión. Tenga en cuenta que para ciertas moléculas, las tensiones de vibración pueden ser suficientes para romper repentinamente un enlace químico, la energía simultánea de muchos modos de vibración se transfiere repentinamente al enlace químico. También podría promover en cambio una reacción química que ocurra con un átomo libre.

Esto a menudo se llama la energía de activación.

Eso es lo que sucede. Esto se puede demostrar observando que la difusión ocurre más rápido a temperaturas más altas. El mayor movimiento de las moléculas a temperaturas más altas hace que la difusión ocurra más rápido.

Desafortunadamente, este video en particular es un muy, muy mal ejemplo de tal experimento, ya que se realiza en vasos de precipitados que están en contacto con aire frío. Como resultado, hay mucha más convección en el vaso de precipitados caliente que en el frío, por lo que hay un movimiento de volumen adicional del fluido que contribuye a la mezcla. El experimento también usa dos tintes de diferentes colores, que tienen diferentes tamaños de molécula y, por lo tanto, tienen inherentemente diferentes propiedades de difusión. Algunos de los otros videos de Youtube son mejores: difusión a diferentes temperaturas.

También esperaba encontrar algunos videos de movimiento browniano observados a diferentes temperaturas. El movimiento browniano es donde se puede ver que una molécula / partícula grande como hollín o polen, suspendida en un fluido, se mueve o se mueve aleatoriamente. Esto se debe a que las moléculas de aire en movimiento y vibrante (invisible a simple vista) lo hacen rebotar. La velocidad del “jiggle” debería aumentar con la temperatura. De todos modos, hay un video de movimiento browniano, imagínense ver esto pero más rápido cuando la temperatura es más alta:

Bueno, no más rápido, pero vibran con más amplitud, con más fuerza. La velocidad de vibración se rige más por los tipos y las fuerzas de las fuerzas intermoleculares, que no cambian con la temperatura.

si estamos en una habitación con alta temperatura, nos sentimos incómodos … si la temperatura sube por encima de un umbral, nos levantamos y salimos de la habitación … las moléculas hacen lo mismo … simplemente rompen los enlaces y se van … son seres vivos también ..: /

la energía no se puede crear ni destruir, solo se puede transformar de una forma a otra … las moléculas absorben energía térmica y la transforman en energía cinética.

pero ¿estas moléculas absorben calor?

Eso es realmente lo que pasa. Con el “aumento de temperatura” es solo una ganancia de energía. Cuando las moléculas ganan energía, están más excitadas. Esto también puede tener que ver con los niveles de energía específicos, pero generalmente calientas algo, más energía = más movimiento.

Lo que sucede depende de la fase de la sustancia:

Condensado de Bose Einstein: la naturaleza de onda cuántica de los átomos se une. La velocidad de los átomos es aproximadamente cero.
Sólido – Cristal o sólido amorfo – Los átomos o las moléculas vibran en su lugar con la velocidad molecular dependiente de la temperatura.
Líquido: los átomos y las moléculas están poco conectados y la velocidad de movimiento “baila” aumenta con la temperatura.
Gas: los átomos y las moléculas se liberan unos de otros y la velocidad de movimiento es como bolas de billar separadas chocando entre sí.
Plasma: la alta energía cinética de los átomos está separando moléculas y electrones de sus capas. Los electrones libres permiten la conductividad.

La “velocidad” es una medida estadística con una distribución cada vez mayor

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