Tema 7 EdlM 2024

ESPECTROSCOPIA ELECTRÓNICA

El espectro electrónico

Moléculas Diatómicas

Moléculas Poliatómicas

Láseres

Presentación

Fluorescencia y fosforescencia

Fotoquímica

Tema 7ESTRUCTURA DE LA MATERIA

Recomendaciones para estudiar este Tema:

En primer lugar, observamos que el Tema 7 se ha desarrollado en 6 títulos, uno en cada cuadro blanco. En cada título hay símbolos interactivos: ES NECESARIO RECORRER TODOS Y CADA UNO DE LOS ELEMENTOS INTERACTIVOS:

En el Aula Virtual mencionamos la bibliografía para estudiar los temas desarrollados. Además allí encontramos la guía de ejercicios. ¡Nos seguimos encontrando en clase!

características generales

• Consideramos el estado basal (los núcleos están en equilibrio) y el estado excitado (los núcleos están sujetos a distintas fuerzas).
• Los espectros de muestras gaseosas presentan líneas que corresponden a las transiciones electrónicas y vibracionales.

• Las transiciones electrónicas y vibracionales en muestras sólidas y líquidas aparecen como bandas en los espectros.
• La estructura fina del espectro corresponde a las transiciones rotacionales que aparecen superpuestas a las anteriores.

Debemos recordar que la Ley de Lambert-Beer es una relación empírica cuantitativa entre la absorbancia de una muestra y las caracterísitcas de la misma.

Moléculas diatómicas

Término espectralEs una forma resumida de expresar la información de la configuración electrónica de una especie y se denotan con letras griegas mayúsculas.

Reglas de selecciónIndican cuáles serán las transciones permitidas y en consecuencia, las que serán visibles en el espectro

Estructura vibracionalDado que la masa del núcleo es mucho mayor que la del electrón, una transición electrónica ocurre mucho más rápido de lo que los núcleos pueden responder. Esto es el enunciado del Principio de Franck-Condon.

transiciones electrónicas

• La absorción de fotones se relaciona con la excitación de los electrones pertenencientes a grupos funcionales en las moléculas poliatómicas.

• Transiciones d-d

• Transiciones de transferencia de carga

• Transiciones π-π* y n-π*

Láser

El término "laser" es el acrónimo en inglés de "amplificación de luz por emisión de radiación estimulada" (light amplification by stimulated emission of radiation).Un láser es un dispositivo que produce una luz intensa cuya principal característica es la monocromaticidad y la coherencia. La coherencia se logra cuando las amplitudes relativas de la onda del rayo de luz que se emite están en fase. Esto quiere decir que un láser genera luz que viaja en la misma dirección de manera muy ordenada en tiempo y espacio. El material en el cual tiene lugar la acción láser puede ser un sólido, un líquido o un gas. La frecuencia emitida puede ser de la región infrarrojo, visible o ultravioleta. La luz láser puede emitirse en forma de pulsos cortos o en forma continua. Las propiedades de los láseres hacen posible su aplicación en diversos campos, desde la espectroscopia, astronomía, medicina, ingeniería y hasta el arte.

Caminos disipativos

Las especies que se encuentran en un estado excitado electrónicamente tienden a disipar el exceso de energía y volver a su estado fundamental. Esta relajación puede ser radiativa o no radiativa. En el primer caso, disipan el exceso de energía emitiendo luz, mientras que en el segundo caso la desactivación es sin emisión de luz.

Fotoquímica

* La absorción de un fotón de luz de una dada energía puede producir una molécula en un estado eletrónico excitado y desde allí puede reaccionar químicamente. De allí que el estudio de las reacciones químicas producidas por la luz se conoce como "fotoquímica".* Generalmente las reacciones fotoquímicas son iniciadas por absorción de luz de la zona ultravioleta o visible del espectro electromagnético. * En la naturaleza hay reacciones fotoquímicas muy importantes desde la fotosíntesis, la visión hasta la generación de ozono atmosférico que proteje la vida en la tierra de los rayos ultravioletas provenientes del sol. * La quimioluminiscencia es el proceso donde a partir de una reacción química se emite luz, como sucede en las pulseras químicas usadas en los cotillones. La bioluminiscencia es la quimiolumniscencia que se manifiesta en los seres vivos, por ejemplo la luz que emiten las luciérnagas. * La fotosensibilización es un proceso en el cual una especie absorbe energía radiante, genera sus estados excitados y desde allí puede reaccionar con otras especies en sus estados basales.

Fotosensibilización

• Una reacción fotoquímica se inicia cuando un sustrato A absorbe luz y genera sus estados excitados A*, de acuerdo a la siguiente ecuación:

A + hν → A*

• Esta especie excitada puede seguir reaccionando por ejemplo con otra especie Q presente en el medio para generar un producto X:

A* + Q → X

• El rendimiento cuántico da cuenta de la eficiencia de un proceso en términos de la cantidad de radiación absorbida. Para la reacción fotoquímica es el número de moles de producto X formados dividido por el número de moles de fotones absorbidos:

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