ESPECTROSCOPIA

CARLOS ABEL AYA EDWIN JAVIER GUIO

UNIVERSIDAD DISTRITAL “FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS”

FÍSICA TERMODINÁMICAIINGENIERÍA DE PRODUCCIÓN VIII SEMESTRE

NOVIEMBRE 18 DE 2006

1. CONCEPTO

2. ORIGEN

3. CARACTERÍSTICAS

4. TIPOS DE ESPECTROSCOPIA

5. APLICACIONES INDUSTRIALES

La espectroscopia es una rama de física y química que estudia la interacción de la luz o de cualquier radiación electromagnética, como las ondas de radio, con la materia. Las diferentes ondas transporta diferentes cantidades de energía y conducen a diferentes interacciones.

El principal objetivo de la espectroscopia es detectar la absorción de radiación electromagnética de ciertas energías, y relacionar estas energías con los niveles de energía implicados en la transición cuantica. Su principal beneficio es el análisis cuantitativo y cualitativo de enormes sustancia.

La espectroscopia se descubrió en el siglo XVII por newton, quien descubrió que la luz blanca al pasar por un prisma de vidrio se descompone en luz con los colores del arco iris

La secuencia es la siguiente:

1. Violeta azul

2. Azul verde

3. Verde amarillo

4. Amarillo anaranjado

5. Anaranjado y rojo

La combinación de la luz de estos colores da como resultado luz blanca.

La luz proveniente del sol esta compuesta de luz de los anteriores colores, aunque con predominancia de la luz amarilla.

ESPECTRO SOLAR

Es la franja de luz de colores que se obtiene al separar la luz del sol en sus distintos colores.

• En el siglo XVII Y XIX el prisma fue usado para la descomposición de la luz con rendijas y lentes telescópicas con los que se consiguió una herramienta mas potente y precisa para examinar la luz procedente de distintas fuentes.

• A través del espectroscopio desarrollado en el siglo XVIII se descubrió que el espectro de la luz solar estaba dividido por unas series de líneas oscuras; por otro lado la luz generada en el laboratorio mediante el calentamiento de gases metales y sales mostraba una serie de líneas estrechas, coloreadas y brillantes sobre un fondo oscuras. Por lo tanto surgió la idea de utilizar estos espectros como huella digital de los elementos observados.

• De igual forma Newton probo que se pueden aplicar las mismas leyes tanto en la superficie de la tierra como para definir las orbitas de los planetas; la espectroscopia demostró que existen los mismos elementos químicos tanto en la tierra como el resto del universo.

Los espectrómetros son instrumentos que generan, analizan y registran espectros. Aquí aparece 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.

LOS ESPECTRÓMETROS

ESPECTRÓGRAFO

En un espectrógrafo, el ocular se sustituye por una cámara. No hace falta fotografía en color para identificar las imágenes de la rendija. Se pueden calcular sus longitudes de onda a partir de sus posiciones en la película fotográfica. Los espectrógrafos son útiles en las regiones ultravioleta y visible del espectro, y también en la zona infrarroja hasta los 1.200 nanómetros (nm).

ESPECTROFOTÓMETRO

El espectrofotómetro se usa para medir la intensidad de un espectro determinado en comparación con la intensidad de luz procedente de una fuente patrón. Esta comparación permite determinar la concentración de la sustancia que ha producido ese espectro.

Los espectrofotómetros también son útiles para estudiar espectros en las zonas no visibles porque sus elementos de detección son bolómetros o células fotoeléctricas.

Los primeros se aplican especialmente al análisis de espectros de infrarrojos, y los segundos al de espectros ultravioletas.

LÍNEAS ESPECTRALES

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.

ESPECTRO SOLARLas líneas oscuras del espectro se denominan líneas de absorción, y se deben a la absorción de la radiación por elementos de la atmósfera solar. La línea intensa en un extremo del rojo del espectro es una de las líneas del hidrógeno, y las líneas del amarillo indican la presencia de sodio.

1. Espectro continuo, típico de los sólidos, los líquidos y los gases: esta caracterizado por una emisión continua en todas las longitudes de onda y no presenta línea.

2. Espectros de emisión, típico de los gases luminosos a baja presión y temperatura. Esta constituido por líneas de longitud de onda definida, característica de especie atómica y molecular.

3. Espectro de absorción. Se obtiene cuando se hace pasar a través de un gas la luz de un cuerpo llevado a la incandescencia y esta caracterizado por líneas negras.

4. El espectro de frecuencia, es una medida de la distribución de amplitudes de cada frecuencia. También se llama espectro de frecuencia al gráfico de intensidad frente a frecuencia de una onda particular.

El espectro de frecuencias o descomposición espectral de frecuencias puede aplicarse a cualquier concepto asociado con frecuencia o movimientos ondulatorios como son los colores, las notas musicales, las ondas electromagnéticas de radio o TV e incluso la rotación regular de la tierra.

5. Espectro lumínico, Una fuente de luz puede tener muchos colores mezclados en diferentes cantidades (intensidades). Un arco iris, o un prisma transparente, reflecta cada fotón según su frecuencia en un ángulo ligeramente diferente. Eso nos permite ver cada componente de la luz inicial por separado. Cuando todas las frecuencias visibles están presentes por igual, el efecto es el "color" blanco, y el espectro de frecuencias es uniforme, lo que se representa por una línea plana.

6 Espectro sonoro, puede ser una superposición de frecuencias diferentes. Cada frecuencia estimula una parte diferente de nuestra coclea (caracol del oído). Cuando escuchamos una onda sonora con una sola frecuencia predominante escudamos una nota. Pero en cambio un silbido cualquiera o un golpe repentino que estimule todos los receptores, diremos que contiene frecuencias dentro de todo el rango audible.

7. Espectro Electromagnético, Se denomina espectro electromagnético al conjunto de ondas electromagnéticas, o más concretamente, ala radiación electromagnética que emite (espectro de emisión), o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia, es como una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitirnos observar el espectro, permite realizar medidas sobre éste, como la longitud de onda o la frecuencia de la radiación.

APLICACIONES INDUSTRIALES

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