Definiciones Básicas
Espectroscopía
Es una técnica analítica que estudia la interacción entre la radiación electromagnética y la materia. Se utiliza para identificar y cuantificar sustancias en función de cómo absorben, emiten o dispersan la luz.
Espectro Electromagnético
Es la gama completa de radiaciones electromagnéticas ordenadas según su longitud de onda o frecuencia. Las técnicas espectroscópicas trabajan en diferentes regiones, como:
UV-Visible (200-700 nm) → Transiciones electrónicas.
Infrarrojo (700 nm - 1 mm) → Vibraciones moleculares.
Raman→ Dispersión de luz inducida por vibraciones moleculares.
Fluorescencia → Emisión de luz tras excitación.
Análisis Cualitativo por Espectroscopía
Consiste en identificar las especies presentes en una muestra según sus espectros característicos. Cada sustancia tiene un "patrón" de absorción o emisión que funciona como una "huella espectral".
Análisis Cuantitativo por Espectroscopía
Permite determinar la concentración de una sustancia en una muestra a partir de la cantidad de luz absorbida, según la Ley de Beer-Lambert.
Principios Básicos de la Espectroscopía
Interacción Luz-Materia
Cuando la radiación incide sobre una muestra, pueden ocurrir varios procesos:
Absorción: La energía de la luz es absorbida por la materia, causando transiciones electrónicas o vibracionales.
Emisión:La materia libera energía en forma de luz cuando los electrones regresan a su estado base.
Dispersión:Parte de la luz cambia de dirección (usado en espectroscopía Raman).
Reflexión y Transmisión:Una parte de la luz atraviesa la muestra o se refleja en su superficie.
Ley de Beer-Lambert (Cuantificación)
La absorbancia (AA) de una muestra es directamente proporcional a su concentración (cc):
Tipos de Transiciones Electrónicas
En espectroscopía UV-Visible, la absorción ocurre cuando un electrón pasa de un estado de menor energía a uno de mayor energía:
Reflectancia Difusa (Para Sólidos)
Para muestras sólidas opacas o en polvo, se usa la reflectancia difusa en lugar de la absorbancia. Los datos se transforman en absorbancia aparente usando la Transformada de Kubelka-Munk:
Aplicaciones en Nanotecnología
La espectroscopía se usa para caracterizar nanomateriales, por ejemplo:
Nanopartículas metálicas: La espectroscopía UV-Vis detecta los plasmones de superficie.
Quantum dots: Se estudian por fluorescencia debido a su emisión característica.
Nanotubos de carbono y grafeno:Se analizan con espectroscopía Raman e Infrarroja.
