10: Métodos espectroscópicos

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Un ejemplo temprano de un análisis colorimétrico es el método de Nessler para el amoníaco, que se introdujo en 1856. Nessler encontró que agregar una solución alcalina de HgI ₂ y KI a una solución diluida de amoníaco produjo un coloide amarillo a marrón rojizo, en el que el color del coloide dependía de la concentración de amoníaco. Al comparar visualmente el color de una muestra con los colores de una serie de estándares, Nessler pudo determinar la concentración de amoníaco. La colorimetría, en la que una muestra absorbe luz visible, es un ejemplo de un método espectroscópico de análisis. A finales del siglo XIX, la espectroscopia se limitó a la absorción, emisión y dispersión de la radiación electromagnética visible, ultravioleta e infrarroja. Desde entonces, la espectroscopia se ha expandido para incluir otras formas de radiación electromagnética, como rayos X, microondas y ondas de radio, y otras partículas energéticas, como electrones e iones.

10.1: Visión general de la espectroscopia
El enfoque de este capítulo está en la interacción de la radiación ultravioleta, visible e infrarroja con la materia. Debido a que estas técnicas utilizan materiales ópticos para dispersar y enfocar la radiación, a menudo se identifican como espectroscopias ópticas. Para mayor comodidad utilizaremos el término espectroscopia más simple en lugar de espectroscopia óptica; sin embargo, debe entender que consideraremos solo una parte limitada de lo que es un área mucho más amplia de técnicas analíticas.
10.2: Espectroscopia basada en absorción
En la espectroscopia de absorción un haz de radiación electromagnética pasa a través de una muestra. Gran parte de la radiación pasa a través de la muestra sin pérdida de intensidad. A longitudes de onda seleccionadas, sin embargo, la intensidad de la radiación se atenúa. Este proceso de atenuación se llama absorción.
10.4: Espectroscopia de Absorción Atómica
Guystav Kirchoff y Robert Bunsen utilizaron por primera vez la absorción atómica en 1859 y 1860 para identificar átomos en llamas y gases calientes. Aunque la emisión atómica continuó desarrollándose como técnica analítica, el progreso languideció durante casi un siglo antes de la obra de A. C. Walsh y C. T. J. Alkemade en 1955. Los instrumentos comerciales estaban en su lugar a principios de la década de 1960, y pronto se evidenció la importancia de la absorción atómica como técnica analítica.
10.5: Espectroscopia de emisión
Un analito en estado excitado posee una energía,\(E_2\), que es mayor que su energía cuando se encuentra en un estado de menor energía,\(E_1\). Cuando el analito vuelve a su estado de menor energía, el exceso de energía\(\Delta E = E_2 - E_1\),, se libera como un fotón, un proceso llamado emisión.
10.6: Espectroscopia fotoluminiscente
La liberación de un fotón después de la excitación térmica se denomina emisión y la posterior a la absorción de un fotón se denomina fotoluminiscencia, la cual se divide en dos categorías: fluorescencia y fosforescencia.
10.7: Espectroscopia de Emisión Atómica
El foco de esta sección está en la emisión de radiación ultravioleta y visible tras la excitación térmica de los átomos. La emisión atómica ocurre cuando un electrón de valencia en un orbital atómico de mayor energía regresa a un orbital atómico de menor energía.
10.8: Espectroscopia basada en dispersión
El color azul del cielo durante el día y el rojo del sol al atardecer son el resultado de la luz dispersada por pequeñas partículas de polvo, moléculas de agua y otros gases en la atmósfera. Las primeras aplicaciones cuantitativas de dispersión, que datan de principios del siglo XX, utilizaron la dispersión elástica de la luz por suspensiones coloidales para determinar la concentración de partículas coloidales.
10.9: Problemas
Problemas de fin de capítulo para poner a prueba su comprensión de los temas de este capítulo.
10.10: Recursos adicionales
Un compendio de recursos para acompañar temas de este capítulo.
10.11: Resumen de capítulos y términos clave
Resumen de los temas principales del capítulo y una lista de términos clave introducidos en este capítulo.