¿Qué diferencia hay entre fluorescencia y fosforescencia?

La fluorescencia se produce únicamente mientras dura el estímulo que la provoca. En la fosforescencia la sustancia almacena la energía absorbida y la emite posteriormente en forma de luz u otra radiación.

¿Por qué los espectros atómicos son de picos estrechos y los moleculares de bandas anchas?

Los espectros atómicos están originados por transiciones entre niveles de energía electrónica bien definidos. Los espectros moleculares en UV y visible suelen presentar bandas anchas.

¿Qué materiales se usan para las cubetas en infrarrojo?

Se fabrican con materiales transparentes a la radiación infrarroja, como NaCl o KBr. Son higroscópicos, por lo que hay que evitar que absorban agua.

Técnicas espectroscópicas: absorción atómica, infrarroja, UV-Visible y fotoluminiscencia

Resumen

El documento describe cuatro técnicas espectroscópicas de análisis: absorción atómica, espectrofotometría infrarroja, espectrofotometría UV-Visible y fotoluminiscencia molecular. Para cada una explica el fundamento físico, los componentes instrumentales básicos y algunas aplicaciones. Es útil para repasar la diferencia entre transiciones electrónicas, vibracionales y la ley de Lambert-Beer.

Puntos clave

La absorción atómica mide la radiación absorbida por átomos libres en vapor, obtenidos por atomización, y produce espectros de picos estrechos.
La espectrofotometría infrarroja estudia la absorción de radiación que provoca vibraciones de los enlaces moleculares, sin transiciones electrónicas.
En el UV-Visible la absorción transfiere energía que lleva electrones de un nivel fundamental a otro excitado.
La ley de Lambert-Beer indica que la intensidad del haz disminuye exponencialmente con el espesor y la concentración del medio absorbente.
La fluorescencia emite luz solo mientras dura el estímulo, mientras que la fosforescencia almacena energía y la emite después.
Las cubetas deben ser de cuarzo para ultravioleta, de plástico o vidrio para visible, y de NaCl o KBr en infrarrojo.

Ponte a prueba

Espectroscopia de Absorción Atómica

La **espectroscopia de absorción atómica** consiste en transformar la muestra en átomos en estado de vapor por atomización y medir la radiación electromagnética absorbida por dichos átomos. A diferencia de los espectros moleculares en las regiones UV y visible, que suelen consistir en bandas anchas, los espectros atómicos están constituidos por picos estrechos y bien definidos, originados por transiciones entre distintos niveles de energía electrónica.

Las muestras se vaporizan y se convierten en átomos libres (atomización). Sobre el vapor atómico originado se hace incidir la radiación electromagnética que será absorbida parcialmente por el analito.

Componentes clave:

Haz sencillo y doble haz.
Método de introducción de la muestra en el atomizador.
Sistema de atomización (llama, horno, generador de hidruros).
Fuente de radiación: lámpara de cátodo hueco.
Monocromador.
Detector: tubo multiplicador.

Espectrofotometría Infrarroja

La **espectrofotometría infrarroja** se fundamenta en el estudio de la absorción de las REMs del infrarrojo por las moléculas, que están formadas por átomos unidos entre sí por enlaces químicos. Las vibraciones de los enlaces de los átomos tienen lugar a frecuencias que son del mismo orden de magnitud que las radiaciones de infrarrojos (RIR). Cuando a una molécula se le hace llegar una RIR de la misma frecuencia que la frecuencia de vibración de la molécula, la energía de la radiación infrarroja es absorbida por la molécula produciéndose un salto entre niveles de vibración.

Los fotones que transporta la radiación infrarroja no tienen energía suficiente para provocar transiciones electrónicas, pero sí pueden conseguir vibraciones de los enlaces covalentes de las moléculas.

Consideraciones importantes:

No es conveniente situar el selector antes de la muestra problema.
Fuente de radiación.
Vasija porta muestra, adaptada al estado de agregación de la muestra problema, se fabrican con materiales transparentes a la REM del IR (NaCl, KBr). Son materiales hidroscópicos, por lo que hay que evitar que absorban agua.
Selector de REM.
Detector, térmico.

Espectrofotometría de Absorción UV-Visible

La **espectrofotometría de absorción UV-Visible** se basa en que la absorción es el proceso por el que la REM transfiere energía a la materia cuando atraviesa la misma, provocando un tránsito de electrones desde un nivel de energía inferior (fundamental) a otro superior (excitado).

“**Ley de Lambert-Beer**”: se cumple para los procesos de absorción de átomos y moléculas en cualquier zona del espectro electromagnético. Cuando un haz de radiación monocromática atraviesa un medio absorbente, homogéneo e isótropo la intensidad del haz incidente disminuye exponencialmente con el espesor y la concentración del medio absorbente.

Instrumentación:

Fuentes (lámparas).
Selector: aísla las radiaciones que van a incidir en la muestra problema, es necesario que sea monocromática. Antes de la cubeta se coloca el selector de longitud de onda (filtro o monocromador).
Recipientes para las muestras (cuarzo para ultravioleta) (plástico para visible).
Detector.

Hay equipos de haz sencillo o de doble haz y multicanal.

Aplicaciones: cumplimiento de la ley de Lambert-Beer para moléculas absorbentes.

Espectrometría de Fotoluminiscencia Molecular

Los fenómenos luminiscentes se producen cuando la materia emite REM previa absorción de energía. Cuando la energía absorbida es radiación UV-Visible el fenómeno luminiscente se denomina **fotoluminiscencia**. La molécula absorbe REM y pasa de su estado fundamental al excitado.

**Fluorescencia**: sustancias absorben energía ultravioleta emitiéndola de nuevo en forma de luz visible de un color característico. Tiene lugar únicamente mientras dura el estímulo que la provoca.

**Fosforescencia**: Las sustancias absorben energía de la REM almacenándola para emitirla en forma de luz o de otro tipo de REM.

Instrumentación:

Fuente de REM (arco de xenón y vapor de mercurio).
Selector (dos selectores uno para REM para excitación y otro aísla REM de fluorescencia emitida).
Cubeta portamuestra (vidrio-visible o cuarzo-ultravioleta).
Detector.

Aplicaciones: análisis de sustancias orgánicas.