Abarca una serie de técnicas de análisis llamados métodos espectroscópicos, que consisten en utilizar un conjunto de aparatos que ayudan a determinar la absorción, emisión y dispersión de la radiación electromagnética de una materia. Entre los distintos métodos espectroscópicos se encuentran: de absorción, de absorción atómica, y de fotoluminiscencia.
Espectroscopia de absorción
Los métodos espectroscópicos de absorción están basados, en hacer pasar a través de una muestra, un haz de radiación electromagnética. Gran parte de esta radiación es transmitida sin perder intensidad, sin embargo esta intensidad sufre una atenuación debido al proceso de absorción; para que este método espectroscópico de absorción se pueda llevar a cabo, debe haber un proceso que haga posible la interacción entre el campo eléctrico o magnético de radiación y la muestra, por ejemplo, en la radiación ultravioleta-visible la interacción perturba a la energía electrónica de valencia o en el caso de la absorbancia de la radiación infrarroja se produce una alteración en la energía vibracional de los enlaces químicos. Además de esto también debe existir una igualdad entre la energía de radiación electromagnética y la diferencia de energía ∆E, entre dos de los estados de energía cuantizados.
Entre la espectroscopia de absorción, se encuentran las siguientes técnicas de análisis
– Espectrometría ultravioleta-visible UV/Vis: dicha técnica está basada en que la molécula o ion, absorbe radiación ultravioleta o visible, y se produce un cambio en la configuración de los electrones de valencia. Por ejemplo: el anión CO32- ocupan orbitales moleculares con enlaces σ, π enlazantes y antienlazantes n; los orbitales antienlazantes σ* y π* Los no ocupados poseen una energía que no es lo suficientemente próxima como para que sea posible la transición de un electrón desde un orbital ocupado hasta otro no ocupado. Entre las transiciones más importantes en los espectros moleculares UV/Vis se encuentran, σ → σ* en un rango de longitud de onda menor a 200 nm, de n → σ* entre 160 y 260 nm, π → π* entre 200 y 500 nm y de n → π* entre 250 y 600 nm.
– Espectrometría infrarroja: en esta técnica se utiliza la energía de radiación infrarroja para producir un cambio en la energía vibracional de las moléculas, esta energía molecular se encuentra cuantizada, de manera que una molécula sólo puede poseer ciertas energías vibratorias definidas.
Espectroscopia de absorción atómica
La espectroscopia de absorción atómica fue estudiada por primera vez, por Guystav Kirchhoff y Robert Bunsen entre 1859 y 1860. Esta consiste en convertir la muestra que se encuentra en forma sólida, líquida o en disolución, en un átomo libre mediante un proceso de atomización, existen dos métodos de atomización:
– La atomización con llama: en este proceso la muestra se convierte en una fina niebla mediante nebulizadores, donde la muestra es aspirada hacia una cámara de aerosol, pasando una corriente de gases de combustión a alta presión por el extremo de un tubo capilar sumergido en la muestra, el choque de la muestra contra el vidrio produce la niebla en aerosol, esta se mezcla con los gases de combustión antes de pasar al quemador, luego la energía térmica de la llama separa la niebla en un aerosol seco que contiene pequeñas partículas sólidas; finalmente la energía térmica volatiliza las partículas para dar especies iónicas, moleculares y átomos libres.
– Atomización electrotérmica, en este caso se utiliza calentamiento por resistencias en lugar de por llama, el calentador electrotérmico se conoce como horno de grafito y está constituido por un cilindro de grafito que permite el paso de un corriente continuo de gas inerte que evita que el grafito se oxide.
Espectroscopia de fotoluminiscencia
Cuando es liberado un fotón debido a la excitación, le sigue el proceso de absorción del fotón y este se conoce como fotoluminiscencia, la cual se puede dividir en dos categorías:
-Fluorescencia: esta ocurre cuando una molécula en el nivel de energía vibracional inferior es sometida a excitación y pasa a un estado electrónico de energía menor mediante la emisión de un fotón, debido a que la molécula regresa a su estado básico mediante el proceso más rápido, la fluorescencia sólo ocurre cuando está forma un medio de relajación más eficaz que la combinación de la conversión interna y la relajación vibracional.
– Fosforescencia: tiene lugar cuando se produce la emisión de un fotón, debido a que esté, en la muestra regresa a un estado de menor energía con un spin opuesto al del estado de mayor energía.
Referencias bibliográficas
Skoog D.A, West D.M, Holler F.J. Fundamentos de química analítica, 6ª Edición. Editorial Mc Graw Hill, (1995).Autora
Escrito por Mahiceth Quintero Valero para la Edición #111 de Enciclopedia Asigna, en 05/2022. Mahiceth es Doctora en Química Aplicada