Cromatógrafos de gases

¿Qué es la espectroscopía?

¿Qué es la espectroscopía?
Equipo Solinsa
La espectroscopía cuenta con múltiples aplicaciones dentro de la astronomía, la física, biología y, sobre todo, en la química. Se trata de una técnica analítica experimental que se basa en la detección de la emisión o absorción de radiación electromagnética por parte de la sustancia o materia que se quiere analizar o estudiar.

Hoy revisaremos cuáles son los distintos tipos que existen de espectroscopía, así como algunas técnicas que requieren el uso de espectrofotómetros.

¿Cómo funciona la técnica de espectroscopía?

La espectroscopía estudia la cantidad de luz que dispersa o absorbe un material u objeto, es decir, que descompone la luz y mide las distintas longitudes de onda de luz que es visible, así como la que no lo es.

Para entender cualquier técnica espectroscópica debemos pensar en los tres elementos básicos: la fuente de luz, la muestra que se quiere analizar y un detector.

Se enfoca en seis fenómenos ópticos, que son:

  • Fluorescencia.
  • Absorción.
  • Fosforescencia.
  • Emisión.
  • Dispersión.
  • Quimioluminiscencia.

Un ejemplo de esto lo encontramos en la rama de la medicina, donde se usan diferentes tipos de espectroscopía para estudiar los tejidos y ayudar en el diagnóstico final.

En palabras simples: estudia cuál es el comportamiento de muestras en función de la luz que interacciona con ellas.

El análisis espectral es el encargado de detectar la emisión o absorción de radiación electromagnética a ciertas longitudes de onda, comparado con los niveles de energía implicados en la transición cuántica.

Para esto, tenemos tres casos de interacción que tiene con la materia:

  • Choque elástico: se trata de un choque donde no hay pérdida de energía cinética en el sistema de cuerpos mientras haya interacción. Aquí solo existe un cambio en el impulso de los fotones (como los rayos X, la difracción de electrones y la difracción de neutrones).
  • Choque inelástico: aquí, en el tipo de choque, la energía cinética no se conserva, como en la espectroscopía Raman.
  • Absorción o emisión resonante de fotones.

Principales técnicas espectroscópicas que usan espectrofotómetros

Hay diversas técnicas que las utilizan. Estas son algunas de las principales:

  • UV – VIS: esta técnica estudia la interacción de la luz con moléculas que absorben esta radiación. Este tipo de radiación aparece por parte de la excitación de los electrones de enlace, para conocer el tipo de enlace químico que atañe a cada banda de absorción electrónica.

Suele usarse para caracterizar grupos funcionales en molécula, además para la determinación cuantitativa de compuestos que contiene grupos absorbentes y sus transiciones de los electrones n y π al estado excitado π.

  • Infrarroja: dentro de la región infrarroja (IR) del espectro, la radiación de menor energía también puede producir variaciones dentro de moléculas y átomos.

Esta radiación no suele ser tan energética para excitar electrones, pero sí puede incitar que los enlaces químicos entre moléculas vibren de distintas maneras. Un ejemplo: para excitar un electrón de un átomo particular la energía necesaria es fija, y la energía necesaria para cambiar la vibración de un enlace particular también lo es.

  • Raman: como en la infrarroja, también proporciona información estructural de la muestra. Cuando se irradia la muestra con una fuente de luz potente, como un láser, una pequeña parte de la fracción de la radiación es dispersada por algunas moléculas a longitudes de onda, distintas a las de la radiación incidente.

Los espectros IR y Raman son parecidos, pero cuentan con información diferente; esto quiere decir que no compiten entre ellos, pero sí que son complementarios. En este vemos enlaces donde se produce un cambio de polarizabilidad.

  • Espectroscopía de emisión atómica: a temperatura ambiente los electrones de los átomos que forman a la materia se hallan en un estado electrónico fundamental. La excitación de estos electrones a un estado energético superior genera un estado de inestabilidad de corta duración, por encontrarse sometido a una llama, plasma (LIBS) o chispa eléctrica.

Esto evoluciona produciendo la vuelta del electrón del estado excitado a su estado fundamental y la emisión de un fotón a una longitud de onda característica de dicho átomo.

  • Espectroscopía de absorción atómica: si se consigue una muestra de átomos en estado gaseoso y se hace pasar una luz en la región UV (es decir, una muestra atomizada), la luz va a ser absorbida por los átomos presentes en el estado gaseoso, provocando una disminución de la intensidad para las longitudes de onda particulares de dicho átomo.

Esta técnica suele utilizarse para el estudio de metales de forma cualitativa y cuantitativa.

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