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INDICE DEL TUTORIAL: 1.
Definición 3.
Interacción
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3. INTERACCION DE LA RADIACION CON LA MATERIA Y ORIGEN DE LOS ESPECTROS. |
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Los objetos físicos se hallan constituidos por sistemas atómico-moleculares. El contenido energético total de tales sistemas puede considerarse, en una primera aproximación, como la suma de varios aportes energéticos: energía translacional, energía vibracional, asociada a las vibraciones de los átomos en torno a sus posiciones de equilibrio en las moléculas, |
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energía rotacional, asociada a las rotaciones de la molécula en torno a ciertos ejes y energía electrónica, asociada a los electrones contenidos en la molécula: algunos de tales electrones participan decisivamente en los enlaces químicos intramoleculares. Salvo la energía translacional las demás formas de energía están sujetas a severas restricciones impuestas por la Mecánica Cuántica, |
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no pudiendo adoptar sino ciertos valores discretos de energía que se denominan niveles energéticos. La Fig. 6 esquematiza una distribución de niveles energéticos para una molécula hipotética.
Con A y B representamos dos niveles electrónicos, que son los que involucran un mayor diferencial de energía. Cada uno de ellos posee sus propios niveles vibracionales v y a su vez éstos poseen una estructura “fina” rotacional r.
En la misma figura se representa una transición entre los dos niveles electrónicos., Esta puede iniciarse y terminar en diversos niveles vibracionales o rotacionales de ambos niveles electrónicos, siempre que ciertas reglas de selección de la Mecánica Cuántica autoricen tal transición. Para nosotros el hecho más importante a destacar es que los patrones de niveles energéticos como el representado en la Fig 6 son específicos de cada especie atómico-molecular. |
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En condiciones usuales de temperatura ambiente los sistemas atómico-moleculares suelen encontrarse en sus niveles energéticos más bajos, pero por el aporte de diversas formas de energía (eléctrica, térmica, electromagnética, etc.) pueden ser excitados a niveles energéticos superiores. Si la energía suministrada al sistema es suficiente podrá provocar transiciones entre niveles electrónicos, usualmente |
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acompañadas, como ya vimos, por cambios vibracionales y rotacionales. Si las energías aportadas son menores las transiciones sólo se producirán entre niveles vibracionales e incluso sólo rotacionales. Consideremos la excitación de las moléculas por aporte de energía radiante mediante un haz de radiación que posea un rango continuo de longitudes de onda (o, lo que es equivalente, por un haz de fotones cuyas energías cubren un amplio rango continuo de valores): este es el caso típico de la radiación emitida por el sol o por cuerpos incandescentes. Este tipo de radiación suele llamarse continua o de espectro continuo. El objeto o sistema irradiado absorberá aquellos fotones que poseen la energía justamente necesaria para producir las transiciones que le son permitidas. Es así que en el haz transmitido o reflejado luego de interaccionar con el sistema el número de fotones de ciertas longitudes de onda se verá reducido, o dicho de otro modo, la intensidad de las radiaciones de determinadas longitudes de onda se verá reducida.
Este efecto se representa en el caso hipotético de la Fig. 7: un haz incidente de composición espectral dada por la curva A ve modificada dicha composición espectral de acuerdo a la curva B, que puede ser considerada la curva espectral del objeto irradiado.
La forma de dicha curva depende del patrón de niveles energéticos del objeto irradiado y siendo dicho patrón altamente específico para el sistema atómico molecular del objeto irradiado, es decir de su estructura química, la curva espectral de éste constituye algo así como una impresión digital o firma espectral del objeto en cuestión permitiendo su identificación.
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