Métodos espectroscópicos ópticos de análisis
Los métodos de análisis espectroscópicos ópticos se basan en la interacción de la radiación electromagnética con la materia. El objetivo de escribir este artículo es informarle sobre los conceptos fundamentales de las técnicas espectroscópicas de uso común.
Espectro electromagnético
El espectro electromagnético proporciona al espectroscopista una gran cantidad de información. Cada región del espectro electromagnético se caracteriza por un rango de frecuencias o longitudes de onda y encuentra varias aplicaciones en manos de químicos y físicos. Las longitudes de onda del espectro electromagnético van desde dimensiones interatómicas (rayos gamma de alta energía) hasta varios kilómetros (ondas de radio).
Técnicas Espectroscópicas
Las técnicas espectroscópicas se basan básicamente en tres tipos de interacciones de la radiación electromagnética con la materia.
- Emisión
- Absorción
- Dispersión
Espectroscopia de emisión
Los métodos espectroscópicos de emisión se basan en la emisión de longitudes de onda características emitidas por los elementos que constituyen la muestra cuando son excitados por energía térmica, eléctrica o de radiación.
- Espectroscopía ICP – OES
Se utiliza una fuente de plasma a alta temperatura para excitar los elementos constituyentes que emiten radiaciones de longitud de onda característica que se pueden utilizar para la estimación cuantitativa de la muestra.
- Espectroscopia de fluorescencia
Al absorber la luz, la molécula absorbente se excita y ciertas especies que son fotoluminiscentes vuelven a emitir la luz absorbida después de un retraso de tiempo La fluorescencia se refiere a la reemisión \((10^-^8 a 10^-^9seg)\) la emisión después de minutos, horas o incluso días se conoce como fosforescencia.
La intensidad de la fluorescencia es directamente proporcional a las especies fluorescentes presentes. Algunas sustancias que no son naturalmente fluorescentes se pueden derivatizar con restos fluorescentes para mejorar los límites de detección.
Espectroscopia de absorción
La base de la espectroscopia de absorción es la medición de la absorción de longitudes de onda específicas por parte de átomos o moléculas específicos en la muestra. Las mediciones de absorción se pueden realizar en una longitud de onda específica o en un rango de longitudes de onda para determinaciones simultáneas.
- Espectroscopía UV-visible
La región de 180 a 780 nm constituye la región UV-visible y se puede utilizar para determinaciones de especies atómicas, moleculares o iónicas. La absorción en esta región resulta de transiciones electrónicas entre los niveles de electrones de las especies absorbentes.
- Espectroscopia infrarroja
La absorción en esta región tiene lugar desde unos 25.000 cm-1 (IR cercano) hasta unos 10 cmi-1 (IR lejano) dependiendo de la energía de vibración o rotación de las moléculas absorbentes. El requisito previo para la absorción en esta región es el cambio en el momento dipolar de la molécula absorbente. El área clave de aplicación es la identificación de grupos funcionales de moléculas. FT – IR ha reemplazado por completo a los instrumentos IR dispersivos debido a la multitud de ventajas que ofrece la técnica FT IR.
- turbidimetría
La turbidimetría se utiliza para la determinación de suspensiones que se encuentran homogéneamente dispersas en un medio líquido. La opacidad de tales suspensiones se mide a partir de la intensidad de la luz transmitida. Los métodos turbidimétricos dan, en el mejor de los casos, una estimación aproximada de la concentración
- Espectroscopia de rayos X
La radiación de rayos X de alta energía se utiliza para eliminar electrones de las capas internas de los átomos que son reemplazados por electrones de las capas externas. La energía se emite en forma de fotones que es característico de cada elemento.
Espectroscopia de dispersión de luz
- nefelometría
La nefelometría se basa en el estudio de la luz dispersada por una suspensión homogénea de partículas en un medio líquido
- Espectroscopia Raman
Los cambios de Rama en muestras líquidas resultan de la excitación a estados vibracionales más altos por la radiación incidente. El efecto Raman implica la dispersión de la luz acompañada de un cambio de longitud de onda. La espectroscopia infrarroja y Raman son técnicas complementarias, pero Raman tiene la gran ventaja de que las muestras acuosas se pueden manipular directamente, ya que el agua no interfiere en las mediciones Raman.
- Difracción de rayos X
La difracción de rayos X no es una herramienta de identificación química, pero sirve para caracterizar la estructura atómica y molecular de los materiales cristalinos. Al medir los ángulos y las intensidades de los rayos X difractados, es posible llegar a las densidades de los electrones dentro de la red cristalina a partir de las cuales se puede deducir la distribución espacial de los átomos dentro de la red cristalina.
En artículos posteriores se discutirán grupos de técnicas analíticas similares.
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