Quimica

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Introducción

1. INTRODUCCION 1.1 Introducción a las Espectroscopias de Absorción La Espectroscopia Molecular es la rama de las Ciencias que estudia la interacción de las radiaciones electromagnéticas con las moléculas. Hoy conocemos la naturaleza de los cambios que experimentan las moléculas en los procesos de absorción, emisión o dispersión de radiación lo que nos permite obtener informaciónsobre la estructura molecular a partir de los datos espectroscópicos. La espectroscopia es una herramienta muy poderosa para la determinación estructural y la validación de modelos sobre dicha estructura. Resulta conveniente clasificar las técnicas espectroscópicas de acuerdo a las características de la interacción en tres tipos:
M´ + hν → M“ M” → M´ + hν M´+ hν → M* → M” + hν´ Espectroscopia deAbsorción Espectroscopia de Emisión Espectroscopia de Dispersión ν = ν´ normal ν ≠ ν´ anómala (Raman)

M´, M” y M* representan a las moléculas en estados estacionarios base y excitado y noestacionario respectivamente y hν representa la energía de la radiación de frecuencia ν (fotones). En los procesos de absorción la interacción se produce entre la radiación incidente y moléculas generalmente ensu estado base mientras que en los procesos de emisión se genera radiación por parte de moléculas en estados excitados. La dispersión normal de la luz es responsable de fenómenos tales como el color azul del cielo diurno debido a la mayor dispersión en la atmósfera de los componentes en el azul que en el rojo de la radiación solar. La dispersión anómala da lugar a la técnica conocida porEspectroscopia Raman, que brinda información complementaria a la ofrecida por la Espectroscopia de Absorción Infrarroja. En lo adelante estudiaremos esencialmente diferentes técnicas de la Espectroscopia de Absorción.

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Introducción

1.2 Radiación Electromagnética y Espectros Como elemento de la interacción molécula-radiación resulta conveniente describir los modelos clásico y cuántico de laradiación electromagnética. 1.2.1 Modelo clásico Según la Electrodinámica Clásica, llevada a su culminación con la obra de Maxwell en la segunda mitad del siglo XIX, se concibe a la radiación electromagnética como un proceso ondulatorio de campos eléctricos (E) y magnéticos (B) que se propaga en el vacío a una velocidad constante c (2.997924 .10 m/s). Estos procesos tienen carácter periódico en el
PP

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tiempo y en el espacio. Así para una onda que se propaga en la dirección z (ver Figura 1.1) el campo eléctrico asociado con la misma se describe por:

⎛ z⎞ E = E 0 cos 2πν ⎜ t − ⎟ ⎝ c⎠
B

[1.1]
2

ν - frecuencia de la radiación (Hz)
B B

E 0 - amplitud de la oscilación (intensidad de la radiación, E 0 )
P PB

Figura 1.1 Radiación electromagnética

La frecuencia de laradiación ν y la longitud de onda λ (distancia entre dos crestas o valles) están relacionadas según: ν λ = c [1.2] El modelo clásico es válido para explicar fenómenos como la polarización, reflexión, refracción e interferencia de la radiación electromagnética. Sin embargo otros hechos experimentales igualmente importantes, tales como el efecto fotoeléctrico y el efecto Compton no pueden serinterpretados sobre la base de este modelo.
1.2.2 Modelo cuántico

El fundamento de la interpretación clásica es considerar a la radiación electromagnética como un fenómeno ondulatorio. El modelo cuántico asume el comportamiento dual

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(onda-partícula) de los microsistemas. Así, en la interpretación dada por Einstein del efecto fotoeléctrico, se considera a la radiaciónelectromagnética como un flujo de paquetes o cuantos de radiación (denominados fotones) que se desplazan a la velocidad de la luz con energía:
E = hν [1.3] h - constante de Planck (6.626176.10
-34
P P

J.s)

Según la Mecánica Cuántica la interacción entre las radiaciones y los sistemas atómicomoleculares tiene carácter discreto, es decir intercambian energía en forma de paquetes, cuantos de...
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