Espectro electromagnético

La radiación electromagnética es energía radiante que se envía a través del espacio a la velocidad de la luz. Los humanos pueden experimentarlo en forma de luz y calor en una fracción muy pequeña del rango casi infinito de sus longitudes de onda. Es cierto que la radiación electromagnética no requiere ningún medio para progresar, pero solo se puede sentir como calor o luz cuando pasa a través de un medio como el aire.

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Región visible: una pequeña parte del espectro completo (Imagen cortesía: http://www.pion.cz/)

La interacción de la radiación electromagnética con la materia es de gran importancia para el químico. La espectroscopia es una ciencia basada en esta interacción y proporciona información valiosa sobre las propiedades de los materiales, su identificación y cuantificación. La información proporcionada en diferentes regiones se relaciona con diferentes tipos de interacciones energéticas a nivel molecular o atómico.

Expresión de ondas electromagnéticas

La radiación electromagnética se puede visualizar como campos magnéticos y eléctricos oscilantes que se propagan en planos que son perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación.

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Componentes de las ondas electromagnéticas (Imagen cortesía: http://www.ualberta.ca/)

La radiación se puede caracterizar en términos de varios parámetros, tales como:

Amplitud - se refiere a la amplitud de los picos o valles de la onda electromagnética.

Longitud de onda – la distancia lineal entre dos picos o valles sucesivos que componen el ciclo completo. Se expresa como lambda(λ) en términos de unidades de distancia y varía desde angstroms hasta varios metros.

Frecuencia - el número de picos o valles que pasan por un punto dado cada segundo y se expresa en ciclos por segundo o Hertz. La relación entre velocidad, frecuencia y longitud de onda es

v= c/λ

donde λ está en metros, v está en \(s^-^1\) y c es \(3X 10^8 ms^-^1\)

número de onda – otra expresión de longitud de onda que define las ondas por centímetro y se denomina número\((\overline{v})\) donde

\(\overline{v}\)=1/λ(cms)

Velocidad – la distancia lineal que recorre la onda en un segundo. Se puede expresar como

C=vλ

Energía de la radiación depende tanto de la longitud de onda como de la frecuencia

E=ss=hc/λ

donde h es la constante de Planck y tiene un valor de 6.626 \(X10^-^2^4\) Joule.seg.

Longitudes de onda en diferentes regiones espectrales

El espectro electromagnético consiste en una vasta extensión en términos de longitud de onda y energía. El espectroscopista químico ha explotado regiones que van desde los rayos gamma hasta las microondas para estudios sobre diversos materiales, aunque el espectro se extiende a regiones de longitudes de onda aún más altas, como las ondas de radio. Por comodidad, las longitudes de onda se expresan en unidades que son múltiplos de metros, que es la unidad universal de longitud en el sistema de medida SI. La siguiente tabla enumera los rangos espectroscópicos junto con las unidades de longitud de onda utilizadas para expresar los rangos de longitud de onda.

Región del espectro EMRango de onda:Interacciones moleculares o atómicas
Rayos gamma0.01 – 0.1 AngstromsEyección de electrones nucleares en metales pesados
Rayos X0,1 - 10 nmEyección de electrones nucleares
ultravioleta10-200nmExcitación de electrones de valencia.
Visible200-800nmexcitación molecular
Infrarrojo (IR cercano a lejano)2500 – \(10cm^-^1\)Vibraciones y rotaciones moleculares
microondas0,01 – 10 cm Rotaciones Moleculares

Los límites de las regiones no están bien definidos y, a menudo, se superponen. Las fuentes de luz suelen ser fuentes de banda ancha y las bandas estrechas necesarias para los estudios espectroscópicos se aíslan utilizando monocromadores.

Analista de Laboratorio

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