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MeO


       N
ESPECTROSCOPIA
    Estudio dE los EspEctros.
sE fundamEnta En quE cada
 ElEmEnto químico tiEnE su
 EspEctro caractErístico
Espectros característicos




Cada elemento químico tiene un espectro característico, es decir, una
distribución determinada de la radiación electromagnética. Ese espectro
particular permite identificar la composición de una sustancia desconocida;
esta técnica se llama espectroscopia. Los espectros de emisión, como los
ejemplos que se muestran, están formados por varias líneas de longitud de
onda determinada separadas por zonas oscuras. Las líneas indican la
estructura molecular, y corresponden a transiciones de los átomos entre
estados de energía definidos.
Hipótesis de Plank.
Cuantización de la energía

 El estudio de estas rayas espectrales permitió
  relacionar la emisión de radiaciones de
  determinada “f“ con cambios energéticos
  asociados a saltos electrónicos. Así Plank supuso
  que la energía estaba cuantizada.
 Un “cuanto” corresponde a la energía emitida o
  absorbida por un átomo.

                  Ε= h ×ν
RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA
DUALIDAD DE LA RADIACIÓN
ELECTROMAGNÉTICA.
 El físico francés Louis Victor de Broglie sugirió en
 1924 que, puesto que las ondas electromagnéticas
 muestran algunas características corpusculares,
 las partículas también deberían presentar en
 algunos casos propiedades ondulatorias
Radiación Electromagnética ( REM)
Longitud de Onda .

 Distancia existente entre dos crestas o dos
 valles de una onda.Se suele representar con la
 letra grieta λ.


  λ. = c / f
Número de onda

 se define como el inverso de la
 longitud de onda:

         σ = 1/λ
Frecuencia
 es una medida para indicar el número de
 repeticiones de cualquier fenómeno o suceso
 periódico en la unidad de tiempo.
En el caso especial de ondas electromagnéticas
en el vacío, se tiene que v = c, siendo c la
velocidad de la luz en el vacío, y por tanto se
tiene:


      ν= c/λ               Hz = 1/seg
Parametros ondulatorios
 Longitud de onda. λ
 Frecuencia ν = c/ λ
 Número de onda. σ = 1/ λ

           Tabla de conversiones.
 1µ (µm)= 10-6m = 10-4 cm.= 10-3 nm = 103mµ
 1 mµ(nm) = 10-7 cm= 10-6 mm = 10Å
 1Å = 10-8 cm = 10-4 µm = 10-1 mµ (nm)
Problema
 Calcular la frecuencia y el número de onda
 de un haz de rayos γ con una longitud de
 onda de 32.4 Å
 Reflección


                       tramitancia

          refracción
Reflexión
 : tiene lugar cuando una onda choca con la superficie
    de un medio que no puede ni absorberla ni
    transmitirla. Se cumple que el ángulo de incidencia y
    de reflexión son idénticos.

Refracción
 : es el cambio de dirección que experimenta una onda
 al pasar de un medio a otro. Se debe a la diferencia en
 la velocidad de propagación de la onda en ambos
 medios. Cada medio está caracterizado por un índice
 de refracción.
Tramitancia
RADIACION          EFECTO

Rayos X y          Ionizaciones de las moléculas
  cósmicos


UV-Visible         Transiciones electrónicas entre los orbítales atómicos
                     y moleculares


Infrarrojo         Deformación de los enlaces químicos

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                     átomos de la molécula.
TÉCNICA
                       INFORMACIÓN OBTENIDA
ESPECTROSCÓPIC
A                      Estructura total de la molécula incluida la
Rayos X                estereoquímica de la misma a partir de las
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Infrarrojo
                       observadas.
Espectrometría de      Formula molecular y subestructuras a partir de
masas (*)              los iones observados.
                       Grupos funcionales, subestructuras,
Resonancia magnética   conectividades, estereoquímica, etc… a partir de
nuclear                datos de desplazamiento químico, áreas de los
                       picos y constantes de acoplamiento observadas.
Tipos de energía asociada a la absorción
   Energía de Rotación: energía asociada al movimiento o giro de
    rotación de una molécula
   Energía Electrónica: energía asociada a la posición media de los
    de valencia con respecto al núcleo.
   Energía vibracional: Energía asociada a las oscilaciones
    periódicas y vibraciones de los átomos
   Energía Nuclear: Es la energía asociada a la disposición de las
    partículas en los núcleos.
   Energía de Orientación de Spines: energía asociada a los
    espines electrónicos o nucleares respecto a un campo
    magnético.
Rayos gamma
                 Atómica     Rayos X
                             UV- Vis

ESPECTROSCOPIA
                             IR-Raman
                 Molecular   Micro-ondas
                             RMN
Espectros atómicos.
 espectro de emisión        espectro de absorción.

Cuando a los elementos en    Si una luz continua
  estado gaseoso se les      atraviesa una sustancia,
  suministra energía         ésta absorbe
  (descarga eléctrica,       determinadas
  calentamiento...) éstos    radiaciones que aparecen
  emiten radiaciones en      como rayas negras en el
determinadas longitudes      fondo continuo
  de onda. Estas
  radiaciones dispersadas
  en un prisma de un
  espectroscopio se ven
  como una serie de rayas
Espectros de emisión y espectros de
absorción:
Cuando un elemento irradia energía no lo hace en
 todas las longitudes de onda. Solamente en
 aquellas de las que está “provisto”. Esas longitudes
 de onda sirven para caracterizar, por tanto, a cada
 elemento. También ocurre que cuando un
 elemento recibe energía no absorbe todas las
 longitudes de onda, sino solo aquellas de las que
 es capaz de “proveerse”. Coinciden por tanto, las
 bandas del espectro en las que emite radiación
 con los huecos o líneas negras del espectro de
 absorción de la radiación, como si un espectro
 fuera el negativo del otro.
Espectros de emisión y espectros de
absorción:
Espectros de emisión y espectros de
absorción
Los espectrómetros son instrumentos que generan, analizan y registran
espectros. Aquí se ilustra el uso de un espectrómetro de absorción para
determinar el espectro creado por una sustancia desconocida. Las
lentes del instrumento enfocan la luz, mientras que un prisma central la
divide en el espectro de los colores que la constituyen. Los colores que
aparecen en la pantalla representan las longitudes de onda no
absorbidas por la muestra.
ABSORCIÓN
 Absorción se da cuando una radiación
 incide en una capa transparente de un
 sólido, líquido o gas . Se pueden eliminar
 selectivamente ciertas frecuencias , con
 la consecuente transferencia de energía
 hacia los átomos o moléculas del medio.
 Como resultado estas partículas pasan
 de un estado de baja energía a uno de
 alta energía.
Haz incidente          Haz remanente
               Po                        P

                              b
Tramitancia. T    = P/Po
Absorvancia A = log 1/ T = - log T = log Po / P.
                    A = abc
Donde : A = absorvancia
       a = absortividad
       b= espesor de la capa de muestra ( 1 cm)
       c = Concentración
ABSORVANCIA
A = ε bc
 Donde A= absorvancia
      ε = Coeficiente de extinción molar
        b = Espesor de la muestra
        c = concentración .




 A = ε bc/ PM
 Donde PM = peso molecular
La primera cuestión a plantearnos es que le ocurre a la materia
cuando es sometida a una determinada radiación. Tal y como
podemos imaginar dicho efecto dependerá de la energía de dicha
radiación. En la figura superior se indican los efectos inmediatos
sobre la materia, destacando de mayor a menor energía:




                   +
               P
e-
P+
Series espectrales
 Las diferentes líneas que aparecieron en el espectro del
  hidrógeno se podían
 agrupan en diferentes series cuya longitud de onda es más
  parecida:
                               .
   Serie Lyman: zona ultravioleta del espectro.
   Serie Balmer: zona visible del espectro.
   Serie Paschen zona infrarroja del espectro.
   Serie Bracket: zona infrarroja del espectro.
   Serie Pfund: zona infrarroja del espectro
Problema:Calcular la absorvancia y el
coeficiente de extinción molar de un
compuesto si la concentración es de 1.2 x
10 -2 moles leído en una celda de 1 cm de
espesor con un PM de 132. g/ mol
ESPECTRO
 Gráfica experimental de la distribución de la
 intensidad de la radiación electromagnética
 emitida o absorbida por una sustancia en función
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Presentación espectroscopía 2

  • 1. El Hombre con talento y con empeño es un rey El Hombre con talento y sin empeño es un pordiosero. Y El hombre sin talento y con empeño es un príncipe
  • 2. N O E N S E ÑE IS A VU E S TR O S H IJO S A AD M IR AR A E S AS F IG U R AS LLE N AS D E F AM A Y BAÑAD AS D E LU Z S IN O A LO S C IE N T ÍF IC O S Y P E N S AD O R E S Q U E E N LAS S O M BR AS D E L AN O N IM ATO Q U E H AC E N M ÁS LLE VAD E R A LA VID A AS Í LO S F AR M AC ÉU TIC O S E N LAS S O M BR AS D E L AN O N IM ATO C O N S U S P O C IM AS M ILAG R O S AS LLAM AD AS M E D IC AM E N TO S C O M BATE N LAS IN F E C C IO N E S Y C ALM AN E L D O LO R
  • 3. CH2 HO N MeO N
  • 4. ESPECTROSCOPIA  Estudio dE los EspEctros. sE fundamEnta En quE cada ElEmEnto químico tiEnE su EspEctro caractErístico
  • 5. Espectros característicos Cada elemento químico tiene un espectro característico, es decir, una distribución determinada de la radiación electromagnética. Ese espectro particular permite identificar la composición de una sustancia desconocida; esta técnica se llama espectroscopia. Los espectros de emisión, como los ejemplos que se muestran, están formados por varias líneas de longitud de onda determinada separadas por zonas oscuras. Las líneas indican la estructura molecular, y corresponden a transiciones de los átomos entre estados de energía definidos.
  • 6. Hipótesis de Plank. Cuantización de la energía  El estudio de estas rayas espectrales permitió relacionar la emisión de radiaciones de determinada “f“ con cambios energéticos asociados a saltos electrónicos. Así Plank supuso que la energía estaba cuantizada.  Un “cuanto” corresponde a la energía emitida o absorbida por un átomo. Ε= h ×ν
  • 8. DUALIDAD DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA.  El físico francés Louis Victor de Broglie sugirió en 1924 que, puesto que las ondas electromagnéticas muestran algunas características corpusculares, las partículas también deberían presentar en algunos casos propiedades ondulatorias
  • 10. Longitud de Onda .  Distancia existente entre dos crestas o dos valles de una onda.Se suele representar con la letra grieta λ. λ. = c / f
  • 11. Número de onda  se define como el inverso de la longitud de onda: σ = 1/λ
  • 12. Frecuencia  es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo.
  • 13. En el caso especial de ondas electromagnéticas en el vacío, se tiene que v = c, siendo c la velocidad de la luz en el vacío, y por tanto se tiene: ν= c/λ Hz = 1/seg
  • 14. Parametros ondulatorios  Longitud de onda. λ  Frecuencia ν = c/ λ  Número de onda. σ = 1/ λ Tabla de conversiones.  1µ (µm)= 10-6m = 10-4 cm.= 10-3 nm = 103mµ  1 mµ(nm) = 10-7 cm= 10-6 mm = 10Å  1Å = 10-8 cm = 10-4 µm = 10-1 mµ (nm)
  • 15. Problema  Calcular la frecuencia y el número de onda de un haz de rayos γ con una longitud de onda de 32.4 Å
  • 16.  Reflección   tramitancia  refracción
  • 17. Reflexión  : tiene lugar cuando una onda choca con la superficie de un medio que no puede ni absorberla ni transmitirla. Se cumple que el ángulo de incidencia y de reflexión son idénticos. 
  • 18. Refracción  : es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio a otro. Se debe a la diferencia en la velocidad de propagación de la onda en ambos medios. Cada medio está caracterizado por un índice de refracción.
  • 20. RADIACION EFECTO Rayos X y Ionizaciones de las moléculas cósmicos UV-Visible Transiciones electrónicas entre los orbítales atómicos y moleculares Infrarrojo Deformación de los enlaces químicos Microondas Rotaciones de los enlaces químicos Radiofrecuencias Transiciones de spín electrónico o nuclear en los átomos de la molécula.
  • 21.
  • 22.
  • 23. TÉCNICA INFORMACIÓN OBTENIDA ESPECTROSCÓPIC A Estructura total de la molécula incluida la Rayos X estereoquímica de la misma a partir de las posiciones relativas de los átomos. Existencia de cromóforos y/o conjugación en la Ultravioleta-Visible molécula a partir de las absorciones observadas. Grupos funcionales a partir de las absorciones Infrarrojo observadas. Espectrometría de Formula molecular y subestructuras a partir de masas (*) los iones observados. Grupos funcionales, subestructuras, Resonancia magnética conectividades, estereoquímica, etc… a partir de nuclear datos de desplazamiento químico, áreas de los picos y constantes de acoplamiento observadas.
  • 24. Tipos de energía asociada a la absorción  Energía de Rotación: energía asociada al movimiento o giro de rotación de una molécula  Energía Electrónica: energía asociada a la posición media de los de valencia con respecto al núcleo.  Energía vibracional: Energía asociada a las oscilaciones periódicas y vibraciones de los átomos  Energía Nuclear: Es la energía asociada a la disposición de las partículas en los núcleos.  Energía de Orientación de Spines: energía asociada a los espines electrónicos o nucleares respecto a un campo magnético.
  • 25. Rayos gamma Atómica Rayos X UV- Vis ESPECTROSCOPIA IR-Raman Molecular Micro-ondas RMN
  • 26. Espectros atómicos.  espectro de emisión  espectro de absorción. Cuando a los elementos en  Si una luz continua estado gaseoso se les atraviesa una sustancia, suministra energía ésta absorbe (descarga eléctrica, determinadas calentamiento...) éstos radiaciones que aparecen emiten radiaciones en como rayas negras en el determinadas longitudes fondo continuo de onda. Estas radiaciones dispersadas en un prisma de un espectroscopio se ven como una serie de rayas
  • 27. Espectros de emisión y espectros de absorción: Cuando un elemento irradia energía no lo hace en todas las longitudes de onda. Solamente en aquellas de las que está “provisto”. Esas longitudes de onda sirven para caracterizar, por tanto, a cada elemento. También ocurre que cuando un elemento recibe energía no absorbe todas las longitudes de onda, sino solo aquellas de las que es capaz de “proveerse”. Coinciden por tanto, las bandas del espectro en las que emite radiación con los huecos o líneas negras del espectro de absorción de la radiación, como si un espectro fuera el negativo del otro.
  • 28. Espectros de emisión y espectros de absorción:
  • 29. Espectros de emisión y espectros de absorción
  • 30. Los espectrómetros son instrumentos que generan, analizan y registran espectros. Aquí se ilustra el uso de un espectrómetro de absorción para determinar el espectro creado por una sustancia desconocida. Las lentes del instrumento enfocan la luz, mientras que un prisma central la divide en el espectro de los colores que la constituyen. Los colores que aparecen en la pantalla representan las longitudes de onda no absorbidas por la muestra.
  • 31. ABSORCIÓN  Absorción se da cuando una radiación incide en una capa transparente de un sólido, líquido o gas . Se pueden eliminar selectivamente ciertas frecuencias , con la consecuente transferencia de energía hacia los átomos o moléculas del medio. Como resultado estas partículas pasan de un estado de baja energía a uno de alta energía.
  • 32. Haz incidente Haz remanente Po P b Tramitancia. T = P/Po Absorvancia A = log 1/ T = - log T = log Po / P. A = abc Donde : A = absorvancia a = absortividad b= espesor de la capa de muestra ( 1 cm) c = Concentración
  • 33. ABSORVANCIA A = ε bc  Donde A= absorvancia  ε = Coeficiente de extinción molar  b = Espesor de la muestra  c = concentración .  A = ε bc/ PM  Donde PM = peso molecular
  • 34. La primera cuestión a plantearnos es que le ocurre a la materia cuando es sometida a una determinada radiación. Tal y como podemos imaginar dicho efecto dependerá de la energía de dicha radiación. En la figura superior se indican los efectos inmediatos sobre la materia, destacando de mayor a menor energía: + P
  • 35. e- P+
  • 36. Series espectrales  Las diferentes líneas que aparecieron en el espectro del hidrógeno se podían  agrupan en diferentes series cuya longitud de onda es más parecida: .  Serie Lyman: zona ultravioleta del espectro.  Serie Balmer: zona visible del espectro.  Serie Paschen zona infrarroja del espectro.  Serie Bracket: zona infrarroja del espectro.  Serie Pfund: zona infrarroja del espectro
  • 37.
  • 38. Problema:Calcular la absorvancia y el coeficiente de extinción molar de un compuesto si la concentración es de 1.2 x 10 -2 moles leído en una celda de 1 cm de espesor con un PM de 132. g/ mol
  • 39. ESPECTRO  Gráfica experimental de la distribución de la intensidad de la radiación electromagnética emitida o absorbida por una sustancia en función de la frecuencia o longitud de onda