Introducción a la espectroscopía
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- Escrito por: Germán Fernández
- Categoría: Introducción a la espectroscopía
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La espectroscopía estudia la emisión o absorción de radiación electromagnética por parte de la materia. La espectroscopía también estudia la dispersión de la luz y la rotación del plano de polarización que producen las sustancias ópticamente activas.
Tipos de Espectros
Se llama espectro de absorción a la serie de frecuencias absorbidas por una muestra. Se denomina espectro de emisión a la serie de frecuencias emitidas por una muestra. Los espectros también se pueden clasificar en:
- Espectros de líneas, están constituidos por frecuencias discretas que aparecen en forma de bandas. Estos espectros se obtienen al calentar un gas que no se encuentre a muy alta presión.
- Espectros continuos, están formados por un intervalo continuo de frecuencias. Los sólidos y los líquidos al ser calentados suelen dar lugar a espectros continuos.
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Los espectros de absorción se producen cuando la materia absorbe un fotón de frecuencia $\nu$ cuya energía es $h\nu$ y pasa de un estado de energía inferior $E_m$ a otro de energía superior $E_n$. Debe cumplirse que la diferencia de energía entre estos estados sea igual a la energía del fotón absorbido, $E_n - E_m = h\nu$.
En los espectros de emisión espontánea una molécula pasa de un estado de energía $E_n$ a otro inferior $E_m$, emitiendo un fotón de energía $E_n - E_m =h\nu$
La emisión de radiación por parte de la materia se puede favorecer por exposición a la radiación electromagnética. En este caso se habla de emisión estimulada. Exponiendo la molécula a radiación electromagnética de frecuencia $E_n - E_m =h\nu$ aumenta la probabilidad de que ocurra la transición desde el estando n al m.
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Se puede demostrar que la probabilidad de absorción o emisión entre dos estados estacionarios m y n es proporcional al cuadrado de la integral $\mu_{mn}$ llamada momento de transición dipolar.
\begin{equation} \mu_{mn}=\int{\psi^{\ast}_m\hat{\mu}\psi_n}dq \end{equation}
Siendo $\hat{\mu}$ el momento dipolar eléctrico, definido como: $\hat{\mu}=\sum_{i}Q_ir_i$
- Cuando $\mu_{mn}=0$, la transición entre los estados m y n tiene una probabilidad nula, transición prohibida.
- Cuando $\mu_{mn}\neq 0$, la transición entre los estados m y n está permitida.