Espectroelectromagnetico

mPosgrado en INGENIERÍA DEL AGUA
Y DEL TERRENO.

CURSO: INSTRUMENTACIÓN Y
MÉTODOS DE ANÁLISIS QUÍMICO

TEMA: EL ESPECTRO
ELECTROMAGNÉTICO. ABSORCIÓN
VISIBLE-ULTRAVIOLETA
José Luis Serrano Martínez

1. EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO. MÉTODOS ESPECTROSCÓPICOS.
Definición de espectroscopia
La espectroscopia estudia la interacción entre la radiación y la materia. Se ocupa por tanto
delestudio de los "espectros": la forma de obtenerlos, la forma de medirlos y su aplicación
al análisis químico.
El espectro se define como una representación gráfica de la distribución de intensidades de
la radiación electromagnética emitida o absorbida por la materia, en función de la longitud
de onda de dicha radiación. Los espectros son debidos a transiciones entre estados de
energíacaracterísticos de la materia.
Los espectros pueden ser de emisión, que se obtienen excitando adecuadamente la materia
para que emita radiación electromagnética y de absorción, obtenidos sometiendo a la
materia a una radiación electromagnética continua y representando la proporción de
radiación absorbida por la misma en función de la frecuencia o longitud de onda.
2. ORIGEN DEL ESPECTRO DE ABSORCIÓNPuesto que los procesos de absorción tienen su origen en la interacción de la
radiación electromagnética con la materia, a continuación se repasa brevemente la
naturaleza de la radiación y la estructura energética de la materia.
2.1. La radiación electromagnética
Recordemos que la descripción de la radiación electromagnética requiere
adjudicarle por una parte una naturaleza ondulatoria paradescribir su movimiento, y
describir estas ondas con parámetros típicos como frecuencia(s-1), longitud de onda(cm),
número de ondas (cm-1), amplitud (cm) y velocidad (cm/s).
c = νλ ≅ 3 x 1010 cm/s
No obstante, para explicar los fenómenos asociados con la absorción o emisión es
necesario considerar la radiación electromagnética como un flujo de partículas discretas de
energía llamadas fotones.La energía de un fotón es proporcional a la frecuencia de la
radiación según la ecuación E = hν, donde h es la constante de Planck (h = 6.63 x 10-34 J.
s.). Así, las radiaciones de mayor frecuencia del espectro electromagnético (rayos X o rayos
γ), son más energéticas que las de baja frecuencia (radiofrecuencia o microondas), y en su

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interacción con la materia provocaran alteracionesmás importantes en cuanto al cambio
energético asociado. El espectro electromagnético cubre un amplio rango de frecuencias, y
por tanto de energías. Dentro de él, y en intervalos limitados de frecuencias, operan las
diferentes técnicas espectroscópicas, dependiendo de los procesos y cambios energéticos
implicados. (Figura 1).

2.2. La materia
Por otra parte, los resultados de la mecánicacuántica nos dicen que sólo ciertos
estados o niveles energéticos son posibles en un sistema molecular. Si asumimos que la
energía de una molécula se puede expresar como la suma de tres componentes E = Erotacional
+ Evibracional + Eelectrónica, (la diferencia en magnitud de las energías involucradas permite
separar la energía de una molécula en contribuciones individuales) se observa que paracada estado de Eelectrónica hay varios estados vibratorios posibles y a su vez, para cada uno de
estos existen numerosos estados rotatorios. Además, la separación entre los niveles
rotacionales es muy pequeña, es mayor entre niveles vibracionales y mucho mayor entre
niveles electrónicos (Figura 2). La separación energética entre dos niveles contiguos
cualesquiera será la diferencia ΔE = E2-E1, ycada uno de ellos vendrá identificado por unos
números cuánticos determinados.
A continuación se profundiza algo más en los tipos de energía en un sistema atómicomolecular
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♦ Energía electrónica. Es la energía que poseen las moléculas y los átomos debido
a la energía potencial y cinética de sus electrones; la primera se origina en la
interacción entre el electrón con el núcleo y...