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TEMA 4: INTRODUCCIÓN A LAS TÉCNICAS ÓPTICAS - Coggle Diagram
TEMA 4: INTRODUCCIÓN A LAS TÉCNICAS ÓPTICAS
INTERACCIÓN DE LA RADIACIÓN CON LA MATERIA
Absorción
Para que se produzca
E de los fotones de la radiación incidente debe de coincidir exactamente con la diferencia de energía entre el estado fundamental y uno de los excitados
Si llega radiación con distinta λ= ↧ E
Disminución selectiva de la λ
Espectros de absorción
Representación de alguna función de la atenuación del haz de radiación frente a la λ
Eje x = λ
Eje y = absorción
Se puede representar mediante la ecuación:
M +hv--->M*
Abs. Atómica
Proceso mediante el cual una especie química situada en un medio transparente atenúa o disminuye selectivamente la intensidad de ciertas frecuencias de radiación electromagnética. La absorción provoca que pasen de un estado fundamental a uno más excitado
Abs. Molecular
Las moléculas experimentan 3 tipos de transiciones cuantizadas cuando se excitan por rad. UV, VIS/IF
T. Vibracionales
Aquellas relacionadas con las vibraciones interatómicas presentes en la molécula
T. Rotacionales
Son debidas a los distintos movimientos de rotación de la molécula
T. Electrónicas
Cuando un e pasa de un orbital a otro
Procesos de relajación y emisión
Vida de un átomo o molécula excitada es breve
Existen distintos procesos de relajación
que les permiten regresar al estado fundamental
Estos procesos pueden llevarse a cabo por
Descomposición fotoquímica
Relajación no radiante
(M*-->M + calor)
Relajación con emisión de radiación
Espectro de emisión
Es la representación gráfica de la potencia relativa de la radiación emitida en función de λ o de la frecuencia
Espectros atómicos
LÍNEAS
Espectros moleculares
BANDAS
Teoría cuántica:
Átomos, moléculas e iones
Absorben o emiten radiación al realizar la transición de un estado de energía a otro, la frecuencia y la λ se relaciona con la diferencia de energía entre los estados por la ecuación:
E1-E0= hv= (hc)/λ
Sólo pueden existir en ciertos estados discretos, caracterizados por cantidades definidas de energía. Cuando una especie cambia su estado, absorbe o emite una cantidad de energía exactamente igual a la diferencia de energía entre los estados
OTROS TIPOS DE INTERACCIONES CON LA MATERIA
:
Reflexión
Se produce cuando la radiación incide sobre en la interfase entre dos materiales con índice de refracción distinto
Acompaña al proceso de Refracción
Dispersión
Es la fracción de radiación que se transmite en todas las direcciones a partir de una trayectoria lineal cuando la radiación incide sobre partículas que no son pequeñas respecto a la λ incidente
condicionada por
frecuencia de la radiación incidente
tamaño de la partícula
Turbidimetría y nefelometría
Refracción
La radiación incide con un ángulo en la interfase entre dos medios transparentes que tienen densidades diferentes
Cambio brusco en la dirección
Difracción
Proceso por el cual un haz paralelo de radiación se curva cuando pasa por un obstáculo puntiagudo, o a través de una apertura estrecha
Ocurre cuando hay rendijas en los instrumentos
Pueden provocar interferencias
Procesos constructivos
Procesos destructivos
Propiedad ondulatoria
CLASIFICACIÓN DE LAS TÉCNICAS OPTICAS DE ANÁLISIS
Basadas en la dispersión de radiación
Turbidimetría
Nefelometrías
Espectroscopia de Raman
Basadas en la refracción de la radiación
Refractometría
Interferometría
Basadas en la absorción de la radiación
Espectroscopía fotoacústica
Resonancia magnética nuclear
Espectroscopía y Fotometría
Espectroscopia de resonancia de espín electrónico
Basadas en la difracción de la radiación
Difracción de rayos X y de electrones
Basadas en la emisión de la radiación
Fosforescencia
Fluorescencia
Espectroscopia de emisión
Luminiscencia
Basadas en la rotación de la radiación
Dispersión rotatoria óptica
Dicroísmo circular
Polarimetría
COMPONENTES DE LOS INTRUMENTOS ESPECTROSCÓPICOS
Fuente de energía o radiación
Debe proporcionar una producción intensa y estable en la región deseada del espectro electromagnético
Fuentes de líneas
Emiten radiaciones de λ determinadas
Átomos
Fuentes continuas
Emiten radiaciones en todas las λ dentro de una región espectral
Moléculas
Recipiente estable y transparente para contener la muestra
Las celdas o cubetas deben fabricarse con material que permitan el paso de la radiación de la región espectral de interés
Diferentes instrumentos espectroscópicos
Fluorescencia
Todos pero cambia la coloración
Emisión
No tenemos ninguna fuente
Absorción
Todos los componentes
Dispositivo que aisle una región restringida del espectro
Anchura de banda efectivo
Es la anchura de banda de radiación que pasa a través de un selector de λ, medida a la mitad de la altura de banda
Selectores de λ
Proporcionan una radiación constituida por un grupo limitado y continuo de una λ
Filtros
Selectores de λ que emplean la absorción o la interferencia constructiva y destructiva para controlar el rango de λ seleccionadas
Filtros de absorción
Formados por vidrios coloreados para que no pase la luz blanca. Se emplea solo en la región visible del espectro. Son los + básicos
Filtros de interferencia
Capa dielectrica central y en función de su espesor, el filtro va a ser capaz de seleccionar una λ completa. Se emplean en UV- VIS e IR
Monocromadores
Tipos
Detector de radiación
Tipos
Fotónicos
Térmicos
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Propiedades de partícula
Cuando la REM se emite o se absorbe
Se produce una transferencia permanente de energía
Es necesario considerar la REM
Un flujo de partículas discretas
FOTONES
E condicionada por la frecuencia de radiación y por la h
E es directamente proporcional a la frecuencia al número de onda de la REM. λ es inversamente proporcional a la energía
Partícula de REM, que tiene masa 0 y
E=hv
Espectro electromagnético
Intervalo enorme de λ y E
para estudiarlo mejor
Se divide en varias regiones espectrales
En cada región la energía es muy diferente porque las λ son muy diferentes y por eso hay diversas técnicas
Propiedades ondulatorias
Se considera como onda
C. EM
Sólo en resonancia mg nuclear
2 campos perpendiculares
C. Eléctrico
Experimentan oscilaciones sinuidales en fase
C. Magnético
El resto de técnicas ópticas
Componente eléctrica
NOSOTROS-->
Componente ondulatoria :!!:
Parámetros para describir la
REM
Velocidad de propagación (v):
velocidad a la que se mueve el frente de onda a través del medio
Frecuencia (v):
número de oscilaciones del campo por segundo
Amplitud de onda (A):
longitud del vector eléctrico en el punto máximo de la onda
Periodo (p):
tiempo que tardan en pasar dos máximos
λ:
distancia entre dos máximos o dos mínimos consecutivos
Parámetros anteriores relacionados con la expresión:
Potencia de la radiación:
es la energía del haz que alcanza un área determinada por segundo. Se define como el flujo de energía por ud de tiempo
Intensidad:
es el flujo de energía por ud de tiempo y de área
Número de onda:
inverso de la λ (cm)
Tipo de energía que se transmite a través del espacio a grandes v
INTRODUCCIÓN
Espectroscopía
Ciencia que trata de las distintas interacciones de la radiación con la materia
Técnicas + utilizadas
relacionadas con REM
Técnicas ópticas