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INTRODUCCIÓN A LOS MÉTODOS ÓPTICOS DE ANÁLISIS - Coggle Diagram
INTRODUCCIÓN A LOS MÉTODOS
ÓPTICOS DE ANÁLISIS
Los orígenes de la mecánica cuántica
La física clásica predice una trayectoria
precisa para las partículas, con ubicaciones y momentos exactamente especificados en cada instante, y permite la traslación, rotación, y los modos vibratorios de movimiento para excitarse con cualquier energía simplemente controlando las
fuerzas que se aplican.
También es importante las propiedades de la luz
En la física clásica, la luz se describe como
radiación electromagnética, que se entiende en términos del campo electromagnético, una
perturbación eléctrica y magnética oscilante que se propaga como una onda armónica a través del
espacio vacío, el vacío.
Tales ondas son generadas por la aceleración de la carga eléctrica, como en el movimiento oscilante de los electrones en la antena de un transmisor de radio.
Experimento de Newton
Durante los años 1665 y 1666 Isaac Newton comenzó a experimentar con la luz para tratar
de determinar su naturaleza. Observó que al hacer pasar la luz a través de un prisma, esta se descomponía en los colores del espectro, y al volver a hacer pasar la luz por otro prisma
la luz se podía recomponer dando lugar de nuevo a luz blanca.
REFRACTOMETRIA
El fenómeno de la refracción consiste en
la desviación de trayectoria que sufre un haz de radiación monocromática al
pasar desde el vacio a otro medio material de distinta densidad (figura 1).
Niveles de energía de una molécula
Una molécula posee energía electrónica, la cual es
el potencial asociado a la distribución de las cargas eléctricas negativas (electrones) con relación al
núcleo cargado positivamente.
Absorción de la Radiación
Incrementa la energía de un átomo o molécula
La absorción de un fotón promueve a un átomo o
molécula de su estado basal o un nivel excitado
La absoción de luz UV/Vis promueve a los electrones externos a otro de mayor energía
Cuando el HCl absorbe radiación IR
aumenta su energía vibracional
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Absorción Atómica
Los átomos absorben radiación a longitudes
de onda definidas
Producen espectros simples (pocos picos,
bien definidios)
Los electrones externos del átomo se
promueven a mayores niveles de nergía (niveles excitados)
Absorción molecular
Espectro es más complejo
La E asociada a las bandas de una molécula se
forma por:
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El Espectroelectromagnético
La radiación electromagnética es una de muchas maneras como la energía
viaja a través del espacio. El calor de un fuego que arde, la luz del sol, los rayos X que utilizan en medicina, así como la energía que utiliza un
microondas para cocinar comida, son diferentes formas de la radiación electromagnética.
Mientras que estas formas de energía pueden verse muy diferentes una de
otra, están relacionadas en que todas exhiben propiedades características de las ondas.
Propiedades básicas de las ondas:
Una onda tiene un valle (punto más bajo) y una cresta (punto más alto). La distancia vertical entre la punta de la cresta y el eje central de la onda se conoce como amplitud. Esta es la propiedad asociada con el brillo, o intensidad, de la onda. La distancia horizontal entre dos crestas o valles consecutivos de la onda se conoce como longitud de onda. Podemos visualizar estas longitudes de onda de la manera siguiente:
Frecuencia
Describe el número de longitudes de
onda completas que pasan por un punto dado del espacio en un segundo; la unidad del SI para la frecuencia es el hertz (Hz).
La longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales; es decir,
mientras más corta sea la longitud de onda, más alta será la frecuencia, y viceversa. Esta relación está dada por la ecuación siguiente:
Número de onda c:
de l que se encuentran inmersos dentro de una
unidad de longitud.. Inverso de la longitud de onda cm–1
El periodo (T)
La última cantidad que consideraremos es el periodo de una onda.
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Formas de Energía
El fotón
Los descubrimientos de Planck pavimentaron el camino para el descubrimiento del fotón.
El fotón es la partícula elemental, o
cuanto, de la luz. Como pronto veremos, los átomos y las moléculas pueden absorber o emitir fotones. Cuando un átomo o una molécula absorbe un fotón, este le transfiere su energía.
Ya que la energía está cuantizada, se transfiere toda la energía del fotón (recuerda que no puede transferirse en fracciones de cuantos, que son los "paquetes de energía" más pequeños posibles). El proceso inverso también es verdadero.
Cuando un átomo o una molécula pierde energía, emite un fotón con exactamente la misma cantidad de energía que perdió. Este cambio en la energía es directamente proporcional a la frecuencia
del fotón emitido o absorbido, y está dado por la famosa ecuación de Planck:
donde E es la energía del fotón absorbido o emitido (dada en joules, J), ν es la frecuencia del fotón (dada en hertz, Hz) y h es la constante de Planck, 6.626×10-34 J.s
Espectro electromagnético
Podemos clasificar y ordenar las ondas electromagnéticas de acuerdo a sus
diferentes longitudes de onda y frecuencias; llamamos a esta clasificación "el espectro electromagnético".
Radiación Visible
Ondas luminosas capaces de estimular el ojo humano; los demás rayos no pueden ser percibidos por la visión humana.
Estos rayos visibles toman colores definidos, su
descomposición se realiza con la ayuda de cuerpos cristalinos.
Como son percibidos los colores de los
objetos
Somos capaces de ver colores gracias a dos de las propiedades de la luz. La absorción y la reflexión.
Un cuerpo opaco, es decir no transparente, absorbe gran parte de la luz que lo ilumina y refleja una parte más o menos pequeña.
Cuando este cuerpo absorbe todos los colores contenidos en la luz blanca, el objeto parece negro.
Cuando refleja todos los colores del espectro, el objeto parece blanco. Los colores absorbidos desaparecen en el interior del objeto, los reflejados llegan al ojo humano. Los colores que
visualizamos son, por tanto, aquellos que los propios objetos no absorben, sino que lospropagan
El tomate nos parece de color rojo,
porque el ojo sólo recibe la luz roja reflejada por la hortaliza, absorbe el verde y el azul y refleja solamente reflejada por la hortaliza, absorbe el
verde y el azul y refleja solamente
ESPECTROSCOPIA
Estudia la interacción entre la radiación
electromagnética y la materia, con aplicaciones
en química, física, astronomía, etc..
El análisis espectral en el cual se basa, permite
detectar la absorción o emisión de radiación electromagnética a ciertas longitudes de onda, y
relacionar éstas con los niveles de energía implicados en una transición cuántica.
Clasificación de los métodos ópticos
Métodos espectroscópicos, son aquellos
en los que existe intercambio de energía entre la radiación electromagnética y la materia.
En estos métodos se
miden espectros,siendo éstos debidos a
transiciones entre distintos niveles
energéticos.
Se basan en procesos
de absorción y emisión, y las transiciones entre
distintos niveles energéticos pueden
tener lugar a nivel atómico o molecular.
Métodos no espectroscópicos
Dispersión: turbidimetría,
nefelometría
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