Divulgación Espectroscopia de absorción

[China]

Hola!!
Estoy estudiando la espectroscopia de absorción, parece que cada sustancia absorbe en aquella longitud de onda, cuya energía coincide exactamente con uno de sus posibles saltos electrónicos, que son únicos para casa sustancia y de este modo el espectro de absorción es como una especie de DNI de las sustancias, según esta explicación entiendo, que cuando se irradia a la sustancia con la longitud de onde adecuada la sustancia absorberá toda esa radiación, sin embargo se supone que siempre que se irradia con radiación electromagnética una sustancia hay una parte absorbida y otra transmitida a través de la sustancia, esto me lo puede explicar alguien???? Gracias

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A ver, creo que pueda ser porque se irradia la sustancia con radiación policromatica y solo se absorbe la longitud de onda que proporciona la energía necesaria para pasar a un o unos determinados estados excitados no???
Otra duda seria, que cuando se explica la espectroscopia de absorción en general dicen esto:

"En un sistema microscópico en el cuál un fotón interacciona con un átomo. El proceso de absorción de fotones por un átomo, implica la excitación de los electrones del átomo desde el nivel de energía más baja hasta un nivel de energía más alta (estado excitado), al suministrar una energía que es equivalente a la del fotón absorbido."
Pero según lo que voy leyendo, para mi esto correspondería no a la espectroscopia de absorción en general si no concretamente a la absorción UV, puesto que en el caso de la de IR al absorber radiación (fotones) , no se produce cambio de electrones a nivel energético superior, si no se producen vibración o rotación de los enlaces, que si aumentan la energía pero no se produce transición electrónica. No os parece por tanto que ese párrafo en negrita solo debe corresponder a la absorción UV y no a la absorción de manera general???? Por favor a ver si alguien me puede aclarar esto. muchas gracias

[Richard R Richard]

Re: Espectroscopia de absorción

Hola!!
Estoy estudiando la espectroscopia de absorción, parece que cada sustancia absorbe en aquella longitud de onda, cuya energía coincide exactamente con uno de sus posibles saltos electrónicos, que son únicos para cada sustancia y de este modo el espectro de absorción es como una especie de DNI de las sustancias, según esta explicación entiendo, que cuando se irradia a la sustancia con la longitud de onda adecuada la sustancia absorberá toda esa radiación, sin embargo se supone que siempre que se irradia con radiación electromagnética una sustancia hay una parte absorbida y otra transmitida a través de la sustancia, esto me lo puede explicar alguien???? Gracias

Es correcta la introducción, la parte transmitida de la intensidad en esa longitud de onda será menor a la esperada por lo que habrá una banda mas oscura, en el espectrómetro, comparada con la luz incidente, eso quiere decir que la parte faltante fue absorbida por la sustancia, como cada sustancia hace una o varias marcas bien definidas, comparando con un patrón de muestra puedes identificar de qué sustancia se trata.

A ver, creo que pueda ser porque se irradia la sustancia con radiación policromática

correcto es un espectro continuo que abarca longitudes de ondas de las marcas mas sencillas del hidrógeno hasta las de los materiales mas pesados.

y solo se absorbe la longitud de onda que proporciona la energía necesaria para pasar a un o unos determinados estados excitados no???

Claro, los saltos energéticos están cuantizados son saltos con una energía específica para saltar de un estado o otro excitado.

"En un sistema microscópico en el cuál un fotón interacciona con un átomo. El proceso de absorción de fotones por un átomo, implica la excitación de los electrones del átomo desde el nivel de energía más baja hasta un nivel de energía más alta (estado excitado), al suministrar una energía que es equivalente a la del fotón absorbido."

Perfecto y se lleva bien con lo que te acabo de decir.

Pero según lo que voy leyendo, para mi esto correspondería no a la espectroscopia de absorción en general si no concretamente a la absorción UV, puesto que en el caso de la de IR al absorber radiación (fotones) , no se produce cambio de electrones a nivel energético superior,si no se producen vibración o rotación de los enlaces, que si aumentan la energía pero no se produce transición electrónica. No os parece por tanto que ese párrafo en negrita solo debe corresponder a la absorción UV y no a la absorción de manera general????

Todas las denominaciones que reciben las ondas de radiaciones electromagnéticas no importa la frecuencia o longitud de onda, Ondas de radio,infrarrojos, luz visible, ultravioleta, rayos x, rayos gamma,etc. debido a la dualidad onda-partícula están compuestas por fotones. La cantidad de energía necesaria para arrancar mover un electrón de una órbita a otra, se encuentra dentro de un rango de valores energéticos, cuya frecuencia o longitud de onda se corresponden con la de emisión ultravioleta, energías superiores arrancan los electrones del átomo y lo ionizan, y las inferiores no son suficientes para excitarlo.

Por lo que la luz que atraviesa la muestra va perdiendo los fotones de una determinada energía proporcional a una frecuencia. comparando el espectro original con el que pasó a través de la muestra , habrá bandas oscuras que indicara que niveles electrónicos fueron absorbidos, y comparando con un patrón preestablecido de sustancias conocidas, se puede evaluar si hay una coincidencia con alguna de ellas,

Una aplicación útil se hace en los telescopios espectrométricos, que detectan la composición química de los planetas por el método de tránsito, es decir al pasar el planeta delante de la estrella, se puede saber si hay oxigeno, carbono, hidrogeno,agua, rocas pesadas, o gases como metano o amoniaco o CO2 porque estas sustancias absorben pequeñas cantidades de energía del espectro original, en determinadas bandas específicas.

[China]

Re: Espectroscopia de absorción

Hola, pues por un lado voy aclarando cosas, pero por otro me surgen más dudas, por ejemplo, respecto a la definición de espectroscopia de absorción: "En un sistema microscópico en el cuál un fotón interacciona con un átomo. El proceso de absorción de fotones por un átomo, implica la excitación de los electrones del átomo desde el nivel de energía más baja hasta un nivel de energía más alta (estado excitado), al suministrar una energía que es equivalente a la del fotón absorbido". Si tal como me has confirmado energía mayor de UV arrancaría el electrón y radiación de menor energía como la IR no seria suficiente para pasar un electrón a un nivel energético superior, si no que únicamente produciría la vibración y rotación de los enlaces, eso si aumentando el estado energético de la molécula, no seria mejor definir la absorción como:
"En un sistema microscópico en el cuál un fotón interacciona con un átomo. El proceso de absorción de fotones por un átomo, el paso del átomo desde el nivel de energía más baja hasta un nivel de energía más alta (estado excitado), al suministrar una energía que es equivalente a la del fotón absorbido, que causará diversos efectos en la molécula en función de la energía de la radiación recibida, y dejar la primera definición que hace explicita referencia al paso de electrones a un nivel excitado, como definición concretamente de la absorción de UV????

Por otro lado, me has confirmado que efectivamente la radiación usada es policromática, y sin embargo cuando explican la ley de LAmbert-beer dicen que solo se cumple para radiación monocromatica, esto me confunde, a ver lo que supongo y me gustaría que me confirmases o sacases del error si es posible, es que sabemos que se absorbe la radiación de una determinada longitud de onda, la que coincida con la energia necesaria para un determinado salto energético, pero no se absorbe toda la radiación de esa longitud de onda, si no solo una parte que dependerá por ejemplo según la mencionada ley de la concentración de la sustancia irradiada, es decir que una vez se incide una haz de radiación policromatica sobre la muestra, se transmite la radiación de una longitud de onda no adecuada y parte de la adecuada que no ha podido ser absorbida... bueno esto es lo que yo he entendido o igual he dejado volar mucho la imaginación... ayuda por favor
Por ultimo, esta ley de lambert-beer es para toda la absorción o solo para la UV??
Muchiiisimas gracias

[Richard R Richard]

Re: Espectroscopia de absorción

Hola, pues por un lado voy aclarando cosas, pero por otro me surgen más dudas, por ejemplo, respecto a la definición de espectroscopia de absorción: "En un sistema microscópico en el cuál un fotón interacciona con un átomo. El proceso de absorción de fotones por un átomo, implica la excitación de los electrones del átomo desde el nivel de energía más baja hasta un nivel de energía más alta (estado excitado), al suministrar una energía que es equivalente a la del fotón absorbido". Si tal como me has confirmado energía mayor de UV arrancaría el electrón y radiación de menor energía como la IR no seria suficiente para pasar un electrón a un nivel energético superior, si no que únicamente produciría la vibración y rotación de los enlaces, eso si aumentando el estado energético de la molécula,

claro

no seria mejor definir la absorción como:
"En un sistema microscópico en el cuál un fotón interacciona con un átomo. El proceso de absorción de fotones por un átomo, el paso del átomo desde el nivel de energía más baja hasta un nivel de energía más alta (estado excitado), al suministrar una energía que es equivalente a la del fotón absorbido, que causará diversos efectos en la molécula en función de la energía de la radiación recibida, y dejar la primera definición que hace explicita referencia al paso de electrones a un nivel excitado, como definición concretamente de la absorción de UV????

No no es cierto , aver, si un fotón es emitido y tiene una frecuencia en el infrarrojo, su energía es insuficiente y no logra excitar ninguno de los niveles electrónicos, solo mueve los enlaces , provoca vibración y "calienta" o aumenta la temperatura. NO hay absorción.
Si por el contrario la energía esta en la banda de los rayos x, la energía es tan grande que un impacto, saca directamente al electrón de su órbita, e ioniza al átomo, esto tampoco es absorción...

Solo cuando la energía es la justa y necesaria para pasar los electrones de un nivel energético a otro posible de energía superior, y cuya diferencia con el nivel original coincide con la frecuencia de la radiación multiplicada por la constante planck, entonces allí si es posible la absorción, el átomo absorbe, la cantidad justa , excitándose un determinado nivel electrónico, luego decae emitiendo un fotón de esa frecuencia nuevamente, volviendo al estado original, El fotón emitido es omnidireccional, entonces es casi indetectable en comparación con los de la fuente, por ello al espectro emitido, le faltara una banda pequeña coincidente con la frecuencia donde justamente puede ser absorbido. Entonces se ha observado que los niveles energéticos necesarios para exitar los niveles electrónicos de las sustancias, están todos en la banda de energía correspondiente al UV.

Por otro lado, me has confirmado que efectivamente la radiación usada es policromática, y sin embargo cuando explican la ley de LAmbert-beer dicen que solo se cumple para radiación monocromatica, esto me confunde,

Son cosas diferentes, La ley de LAmbert-beer relaciona la intensidad absorbida con la incidente a una determinada longitud de onda, esto es se busca que longitud de onda absorbe un compuesto, luego se lo irradia con una intensidad determinada, y lo que se mide es la intensidad que llega , o en definitiva la que fue absorbida, para esa longitud de onda. Esto permite saber que cantidad hay de una determinada sustancia, dentro de una mezcla.

Porque al usar el espectrómetro, si se detecta una banda, con la longitud de onda que fue estudiada previamente mediante el metodo LAmbert-beer sabremos que porcentaje caerá la intensidad, al medirlo, se puede saber si hay un 100% de esa sustancia si fuera pura, o dará menor si es una mezcla.

a ver lo que supongo y me gustaría que me confirmases o sacases del error si es posible, es que sabemos que se absorbe la radiación de una determinada longitud de onda, la que coincida con la energía necesaria para un determinado salto energético, pero no se absorbe toda la radiación de esa longitud de onda,

No no se absorbe todo, como dije antes, cuando se absorbe el máximo porque la sustancia es pura, coincidirá con lo previsto en Lambert-beer con una banda oscura en esa longitud de onda.

si no solo una parte que dependerá por ejemplo según la mencionada ley de la concentración de la sustancia irradiada, es decir que una vez se incide una haz de radiación policromática sobre la muestra, se transmite la radiación de una longitud de onda no adecuada y parte de la adecuada que no ha podido ser absorbida... bueno esto es lo que yo he entendido o igual he dejado volar mucho la imaginación... ayuda por favor

pensemos un ejemplo , que por cierto no es real pero lo usare para fijar concepto, supón que por el metodo lambert beer se sabe que el $H_2O$ absorbe un 30% de la radiación incidente en la banda de los 50nm de longitud de onda.
supón que tienes HCl en la máxima concentración pero no sabes cuanta agua tiene.

al pasar el ácido por el espectrógrafo, detectaremos por ejemplo que se absorbió el 20 % en la banda de los 50nm , esto implica que si fuera agua pura daria 30% pero dio 20 % entonces hay 2/3 partes de concentración de agua con respecto al acido . Mas o menos a modo rudimentario, pero por lo general lo que se hace es atomizar la muestra es irradiarla, o quemarla y analizar las concentraciones de los gases de combustión, $H_20 ,CO,CO2,NO2,SO2$ etc.

Por ultimo, esta ley de lambert-beer es para toda la absorción o solo para la UV??

Como te dije antes La absorción solo se da en la banda de energías correspondiente a la luz ultravioleta, la luz visible y la infrarroja, no son absorbidas, por faltarle energía, y los rayos x ya se exceden de energía

$E=h\nu=\dfrac {hc}{\lambda}$

para que haya absorción la banda de longitudes de onda [FONT=sans-serif]de[/FONT][FONT=sans-serif] [/FONT]400 nm ($\notcien{4}{-7}$m) y los 15 nm ($\notcien{1,5}{-8}$ m) [FONT=sans-serif]donde el ancho de una zona oscura o raya tiene entre[/FONT][FONT=sans-serif] 0,002 a 0,0005 nm para un compuesto específico....[/FONT]

[China]

Re: Espectroscopia de absorción

Muchiiisimas gracias, creo que lo entendí todo, tengo que dar una vuelta a la ley de lambert.... ahora bien el problema entonces es que en la información que yo busque en Internet, siempre te ponen la la irradiación con IR como un tipo de espectro de absorción y realmente esta no se produce. Saludos,