Espectroscopia atomica

Espectrometría óptica atómica

Introducción
El término espectroscopia significa la observación y el estudio del espectro, o registro que se tiene de una especie tal como una molécula, un ion o un átomo, cuando estas especies son excitadas por alguna fuente de energía que sea apropiada para el caso.
Principales métodos espectrométricos para identificar los elementos presentes en la materia ydeterminar sus concentraciones:
1) Espectrometría óptica 2) La espectrometría de masas 3) La espectrometría de rayos X.
En la espectrometría óptica, los elementos presentes en una muestra se convierten en átomos o iones elementales en estado gaseoso por medio de un proceso denominado atomización
Fundamento teórico
Diagramas de niveles de energía
El diagrama de niveles de energía de loselectrones externos de un elemento proporciona un método adecuado para la descripción de los procesos en los que se basan los diversos métodos de espectroscopia atómica. Las energías de varios orbítales atómicos se indican en el diagrama mediante líneas horizontales. Los niveles de energía y, por tanto, el espectro de un ion difieren significativamente dependiendo del átomo del cual proceden.
Esimportante recordar que cuando se forma un enlace entre dos átomos en una molécula, los orbitales atómicos de cada uno de los átomos que forman el enlace generan dos orbitales: uno enlazante de baja energía y otro antienlazante de energía mucho mayor.
Cuando la molécula no está excitada, los electrones que forman un enlace específico se encuentran ocupando los orbitales enlazantes, debido a que estosson de energía menor y por lo tanto de esta manera la molécula es más estable.
Asociados a cada nivel electrónico se encuentran diferentes niveles vibracionales, por lo que cuando una molécula es irradiada con energía de cierta frecuencia o longitud de onda esta puede pasar a diferentes niveles vibracionales de alguno de los estados excitados.
La mayoría de las moléculas poseen un número par deelectrones. Estos dos electrones poseen diferente giro o diferente spin cuando están en el estado basal. En esta situación se dice que los electrones están apareados y el momento magnético producido por el spin es cancelado, siendo la molécula diamagnética. Cuando los pares electrónicos se encuentran apareados se le llama estado singulete. Otra posibilidad es que durante el proceso detransferencia del electrón del estado basal al estado excitado cambie su spin y en este caso los dos electrones tienen el mismo giro. Tal estado en espectroscopia se conoce como triplete y en este caso la molécula es paramagnética ya que el vector magnético creado por el giro de los dos electrones no se anula sino que se suma y da un valor neto de momento cuántico magnético de spin.
Estos estados se puedenrepresentar de la manera siguiente:
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Figura 1: Orientaciones del espín en los estados singulete fundamental y excitado y en estado triplete excitado
A medida que aumenta el número de electrones fuera de las capas más internas, los diagramas de niveles de energía se hacen cada vez más complejos como en el caso de elementos pesados como los metales de transición. Las transiciones queproducen radiación se dan únicamente entre ciertos estados de energía, por ejemplo, no se producen transiciones de los estados 5s o 4s al estado 3s; ni transiciones entre diversos estados p, estas transiciones se denominan “prohibidas”.

Líneas de resonancia
En un espectro de emisión atómica se definen como líneas de resonancia a dos líneas cercanas que implican transiciones entre el estadoelectrónico excitado y el estado fundamental. En el caso del sodio se dan en 3.302 y 3.303 amstrong.
Espectros de absorción atómica
En un medio gaseoso a elevada temperatura, los átomos de un elemento son capaces de absorber radiación de las longitudes de onda características de las transiciones electrónicas características de este elemento.
Espectros de fluorescencia atómica
En una llama, los átomos...