Fuentes de radiación y reglas de selección en espectroscopia

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Resumen

El documento explica el papel de las fuentes de radiación en espectroscopia, sus requisitos (potencia, estabilidad y continuidad) y los tipos de fuentes según su espectro, continuo o discontinuo. También presenta las reglas de selección que determinan qué transiciones rotacionales, vibracionales y electrónicas son posibles.

Puntos clave

  • Una buena fuente debe tener potencia suficiente, ser estable y ser continua en todo el espectro.
  • La emisión térmica de radiación depende de la temperatura de la fuente y se origina en oscilaciones atómicas y moleculares.
  • Las fuentes de espectro continuo incluyen lámparas de H2 o deuterio (165-375 nm), de tungsteno (320-2500 nm) y de arco de xenón (250-600 nm) en UV-Visible, y las de Nernst y Globar en IR (1000-15000 nm).
  • Las lámparas de cátodo hueco y los láseres son fuentes de espectro discontinuo, que emiten a una longitud de onda determinada.
  • Las transiciones rotacionales cumplen ΔJ = ±1.
  • Las transiciones vibracionales cumplen Δv = ±1 y ΔJ = ±1, siendo Δv = ±2 y ±3 mucho menos probables.

Ponte a prueba

Fuentes de Radiación

Su función es suministrar la energía necesaria para que ocurra el tránsito espectroscópico.

Requisitos de una Buena Fuente

  • Potencia suficiente: Ya que antes de llegar al detector debe atravesar otros elementos. Si la potencia es baja, la cantidad de luz que llega al detector es muy baja.
  • Estable: Significa que no se deben producir fluctuaciones en la intensidad luminosa.
  • Continua: Que abarque todo el espectro, es decir, todas las longitudes de onda, para así evitar el cambio continuo de lámpara cada vez que queramos cambiar de región espectral.

En algunas ocasiones, esas radiaciones se producen por excitación de gases ionizados o por una carga eléctrica en movimiento. Pero sobre todo, esa fuente de radiación se produce cuando se calienta un cuerpo sólido a temperaturas próximas a la incandescencia. Este calentamiento puede ser por corriente eléctrica, arco, chispa o llama.

Mediante el calentamiento, se produce una radiación de frecuencia e intensidad dependientes de la temperatura de la fuente emisora. Esta emisión es debida a oscilaciones atómicas y moleculares producidas en el sólido por energía térmica. La radiación que cumple estas condiciones se llama Emisión Térmica de Radiación.

Fuentes de Radiación de Espectro Continuo

Estas fuentes emiten radiación en un amplio intervalo de longitudes de onda.

  • Fuentes UV-Visible

    Fuentes utilizadas en la región UV-Visible incluyen la lámpara de H2 o la lámpara de deuterio (165-375 nm) y la lámpara de Tungsteno o de Wolframio (320-2500 nm), esta última empleada en toda la región visible.

    La Lámpara de Arco de Xenón (250-600 nm), que cubre parte del UV y parte del Visible.

  • Fuentes IR

    La lámpara de Nernst (1000-15000 nm) abarca toda la región del IR, al igual que la fuente de Globar (1000-15000 nm).

Fuentes de Radiación de Espectro Discontinuo

Estas fuentes emiten radiación en un punto determinado de longitud de onda.

  • Lámparas de Cátodo Hueco

    Se usan en absorción atómica. Emiten a una longitud de onda determinada según el material con el que se construyen (no se especifica 'lambda' genéricamente).

  • Láseres

    Haces muy coherentes de luz que emiten a diferentes longitudes de onda según el tipo de láser. Se estudiarán en el contexto de la fluorescencia.

Reglas de Selección

Las reglas de selección permiten generalizar las transiciones que son posibles o no.

Tipos de Transiciones y Reglas

  • Transiciones Rotacionales

    Solo pueden tener lugar entre niveles rotacionales adyacentes (ΔJ = ±1).

  • Transiciones Vibracionales

    Deben ir acompañadas de transiciones rotacionales simultáneas (Δv = ±1, ΔJ = ±1). Δv puede presentar valores de ±2 y ±3, pero son mucho menos probables.

  • Transiciones Electrónicas

    Acompañadas de transiciones vibracionales y rotacionales, aunque esto no es imprescindible. Generalmente: Δn = ±1; Δv = ±1; ΔJ = ±1.

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Preguntas frecuentes

¿Qué requisitos debe cumplir una buena fuente de radiación?

Debe tener potencia suficiente para llegar al detector tras atravesar otros elementos, ser estable, sin fluctuaciones de intensidad, y ser continua, abarcando todo el espectro.

¿Qué es la emisión térmica de radiación?

Es la radiación que se produce al calentar un cuerpo sólido a temperaturas próximas a la incandescencia. Su frecuencia e intensidad dependen de la temperatura de la fuente.

¿Cuál es la diferencia entre fuentes de espectro continuo y discontinuo?

Las fuentes continuas emiten en un amplio intervalo de longitudes de onda, mientras que las discontinuas emiten en un punto determinado de longitud de onda.

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Test

1. ¿Cuál es la función de una fuente de radiación en espectroscopia?
2. ¿Qué significa que una fuente sea continua?
3. ¿Qué lámpara de espectro continuo cubre toda la región del IR?
4. ¿Qué tipo de fuente se utiliza en absorción atómica?
5. ¿Qué regla de selección cumplen las transiciones rotacionales?
6. ¿Qué transiciones vibracionales son mucho menos probables?

Preguntas generadas con IA a partir del documento: comprueba las respuestas con el texto.