Técnicas espectrométicas de análisis químico

Muy buenas a todos, la entrada de hoy va a tratar sobre un tema muy interesante e importante para la ciencia y las investigaciones científicas.

La espectrocopia y sus aplicaciones

La espectroscopia, o también denominada la espectrometría óptica se define como técnica de análisis que está basada en la interacción de la luz con la materia. Esto proporciona información tanto cuantitativa como cualitativa sobre la sustancia que se está estudiando. En otras palabras el análisis de la luz absorbida, emitida o reflejada nos proporciona información sobre la constitución interna de la sustancia y cuanto hay de ella en la muestra.

Naturaleza electromagnética de la luz

Ahora ha llegado el momento de repasar un poco de historia de la espectroscopia:

1. 1800, W.Herschel descubrió que cuando se descomponía la luz solar más allá del color rojo existía una luz que era invisible para los ojos humanos, pero capaz de detectarse por su calor; esta fue la luz infrarroja.
2. 1801, el científico J.Ritter encontró una luz solar invisible más allá del violeta, que ennegrecía el cloruro de plata: llamada luz ultravioleta.
3. 1870, Maxwell y hertz fueron capaces de demostrar que las ondas luminosas no son ondas materiales, sino ondas electromagnéticas. Este estudio dio lugar al descubrimiento de otros tipos de radiaciones electromagnéticas invisibles (microondas, rayos X, rayos y).

Al ordenarlo obtenemos el espectro de la radiación electromagnética:

La frecuencia de la onda es el número de oscilaciones o ciclos que dicha onda realiza por una unidad de tiempo medio por el que se propaga.

Se mide en (Hz) hercio.

Espectroscopia atómica

• Cuando los átomos aislados son excitados con una fuente de energía externa se descomponen y da lugar a un espectro de emisión atómica.

• Cuando se ilumina una muestra de átomos aislados y se analiza es espectro de luz que los ha atravesado se obtiene un espectro de absorción atómica.

Como podemos ver en la imagen los espectros atómicos son discontinuos, esto se debe a que no contienen todas las frecuencia (que están representadas por una fina raya llamada línea)

esta también nos proporciona información sobre el elemento químico que las ha producido, mirando la posición y la altura de las líneas.

• análisis cualitativo: los elementos que están presentes en la muestra.

• análisis químico cuantitativo: con la intensidad de las líneas se puede obtener un a gran precisión elemental.

Otros tipos de espectroscopia 

Espectrocopia IR

Esta espectroscopia se fundamenta en la absorción de la radiación infrarroja por las moléculas en vibración. Esta es la técnica más empleada para la identificación molecular.

Para entender esto mejor hemos de verlo desde una perspectiva física. 

Una molécula absorberá la energía de un haz de luz infrarroja cuando dicha energía incidente sea igual a la necesaria para que se de una transición vibracional de la molécula.

Cada enlace contiene una frecuencia característica de vibración esto es lo que nos permite que cuando iluminamos con luz IR un compuesto desconocido podamos averiguar de qué enlace se trata. Esto se ve en el llamado espectro de absorción IR.

• A diferencia de los espectros atómicos en el espectro de absorción se obtienen bandas de espectro de absorción: zonas más anchas de absorción a veces con varios picos.

Comparando:

bandas de espectro de absorción infrarroja + frecuencias propias de cada enlace 

=

la fórmula estructural del compuesto

Espectro de absorción

Modos normales de vibración de la molécula de agua

Espectrometría de masas

Espectrometría de masas: su principal aplicación es la determinación de las masas atómicas o moleculares del compuesto

Para sacar la masa molecular de un compuesto hemos de utilizar una máquina llamada espectrometría de masa desarrollados entre 1877 y 1950.

Vídeo en el que se explica que es un espectrómetro y cómo funciona

Esquema de un espectrómetro de masas

Gráfica del espectro de masas de un compuesto

Esta técnica es tan precisa que nos permite efectuar el análisis isotópico, en otras palabras nos permite detectar las pequeñas diferencias de masa que originan los isótopos que contienen la muestra. 

Conclusión:
Gracias a la espectrometría podemos aprender mucho sobre el mundo que nos atómico que os rodea, y ha es de gran utilidad para la química y la física.  

Y con esto se acaba el post de hoy. Espero que os haya gustado y que hayáis aprendido algo nuevo. Nos vemos en la próxima entrada.

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