Caracterización de Materiales: Técnicas y Conceptos Clave
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Análisis Térmico
El análisis térmico se realiza con un equipo que integra una balanza dentro de un horno. Sirve para secar materiales, midiendo el cambio en su peso.
Termograma
Un termograma, o curva de descomposición térmica, es una representación gráfica de la masa (o porcentaje de masa) en función de la temperatura.
Análisis Térmico Diferencial (DTA)
El Análisis Térmico Diferencial (DTA) es una técnica que mide la diferencia de temperatura entre una muestra y un material de referencia en función de la temperatura. Tanto la muestra como la referencia se someten a un programa de temperatura controlado.
Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC)
La Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) es una técnica térmica que mide las diferencias en la cantidad de calor entre una muestra y una referencia en función de la temperatura de la muestra. Ambas se someten a un programa de temperatura controlado. Se miden diferencias en energía calorífica.
DSC de Potencia Compensada
En el DSC de potencia compensada, la muestra y la referencia se calientan mediante calentadores distintos. Se mide la diferencia en la energía calorífica suministrada para mantener ambas a la misma temperatura durante el calentamiento.
DSC de Flujo de Calor
En el DSC de flujo de calor, se mide la diferencia en la cantidad de calor entre la muestra y la referencia cuando la temperatura de la muestra aumenta o disminuye.
Técnicas de Caracterización
Las técnicas de caracterización describen la composición y estructura de un material. Son fundamentales para la evaluación de una preparación particular, el estudio de sus propiedades, su uso y reproducibilidad.
Difracción
La difracción involucra la dispersión de la radiación; es un fenómeno de dispersión.
Interpretación de Picos en Espectroscopía
Los picos en una espectroscopía representan una disminución en la radiación que atraviesa la muestra, lo cual está asociado al material. El número de onda en el espectro permite identificar los enlaces presentes.
Espectroscopía
Infrarrojo (IR)
La espectroscopía infrarroja se basa en la vibración de los enlaces.
Ultravioleta (UV)
La espectroscopía UV se basa en las absorciones debidas a la excitación de los electrones fuera de los enlaces.
Espectro Electromagnético
El espectro electromagnético abarca los diferentes tipos de ondas. Cada onda consiste en un componente de campo magnético y otro de campo eléctrico, cuyos planos de propagación son perpendiculares entre sí.
Espectroscopía IR: Fundamento
La espectroscopía IR es útil porque los enlaces químicos tienen frecuencias específicas a las cuales vibran, correspondientes a niveles de energía. Los fotones que atraviesan la muestra sin ser absorbidos no cambian de energía. Para caracterizar los procesos, es crucial determinar a qué longitud de onda se produce la absorción o transmisión.
Análisis Comparativo de Muestras
Si dos muestras, supuestamente iguales, presentan porcentajes diferentes de un componente, esto se debe a la concentración de las moléculas. Es fundamental verificar los parámetros y condiciones del análisis.
Interpretación de la Banda en el "Band Gap"
El proceso de absorción en la curva del "band gap" indica el inicio de la transición electrónica. El intervalo más pequeño a "saltar" corresponde al valor de energía en el cual inicia este proceso.
¿Por qué el "Band Gap" no es un valor único?
El "band gap" no es un valor único porque el electrón, al saltar de la banda de valencia a la banda de conducción, no solo alcanza la banda de conducción, sino también niveles energéticos superiores. Esto se manifiesta como un incremento en la onda.
Caracterización con Rayos X
Se utilizan rayos X para caracterizar materiales debido a su pequeña longitud de onda, en comparación con el espectro visible. Una longitud de onda de 10-10 m es comparable al espacio interplanar en la estructura cristalina, lo que permite que los rayos X penetren en los materiales y sean dispersados.
Radiación Monocromática
La radiación monocromática implica que todos los fotones tienen exactamente la misma longitud de onda. Muchos experimentos de difracción de rayos X requieren radiación monocromática.