¿Cuáles son las principales técnicas de espectroscopia?

La espectroscopia es una herramienta útil para la investigación científica en diferentes campos. Con un lugar privilegiado en los principales descubrimientos de la química, la física y otras disciplinas científicas, sus resultados contribuyen con la caracterización y comprensión de materia orgánica e inorgánica. En lo que sigue, se aborda qué es, cuáles son sus métodos y cuáles son las principales técnicas de espectroscopia.

¿En qué consiste la espectroscopia? 

La espectroscopia es una técnica que permite estudiar el modo en el que un objeto interactúa con la luz, es decir, cuánto de esta puede absorber. Cuando la luz incide sobre una muestra, puede ocurrir la absorción o emisión, lo que causa transiciones entre distintos niveles de energía en los átomos o moléculas. Precisamente, la espectroscopia permite recoger información de dichas interacciones, la cual se expresa a través de un espectro que brinda detalles sobre la estructura y la composición de la materia. Debido a sus alcances, el análisis espectroscópico puede aplicarse a una multitud de campos, como la medicina, la astrofísica, la química, la biología y la física. 

Ahora bien, la espectroscopia recurre a diversas técnicas enfocadas en diferentes regiones del espectro electromagnético (por ejemplo, regiones ultravioletas o infrarrojas). El análisis espectral resultante proporciona una visión detallada de la materia a nivel molecular y atómico, lo que permite comprender tanto sus propiedades como sus comportamientos. Entonces, sobre la base de la absorción o emisión de radiación electromagnética en determinadas longitudes de onda, se pueden medir las interacciones con la materia. 

¿Cuáles son los métodos espectroscópicos? 

Absorción 

La absorción espectroscópica examina cómo la materia absorbe la radiación electromagnética (rayos X, ultravioleta, infrarrojo, microonda y onda de radio) en diversas longitudes de onda. Esta absorción ocurre cuando los electrones de una molécula o átomo transitan a niveles de energía superiores. 

Fluorescencia 

La espectroscopia de fluorescencia (fluorimetría) estudia la emisión de radiación electromagnética –en este caso, luz ultravioleta– por una muestra tras haber absorbido energía. Este método proporciona información sobre el tamaño, concentración y ambiente molecular, por lo que es ampliamente utilizado en biología y química analítica. 

Fosforescencia 

Similar a la fluorescencia, la fosforescencia implica una emisión retardada de radiación después de la absorción energética. Las moléculas retornan a su estado liberando energía en forma de luz, lo que permite analizar estados energéticos de vida larga. 

Dispersión 

La dispersión espectroscópica examina cómo la luz se dispersa al interactuar con una muestra. Este método es fundamental para entender las características físicas de la muestra como tamaño y forma de las partículas. 

Emisión 

La espectroscopia de emisión estudia la radiación emitida por una muestra tras una excitación energética. La emisión proporciona datos sobre la estructura electrónica, la composición y las concentraciones de los elementos presentes. 

Quimioluminiscencia 

La quimioluminiscencia es una emisión de luz resultante de una reacción química. La espectroscopia de este tipo se basa en detectar esta emisión, por lo que es útil en la detección de sustancias específicas y análisis de reacciones químicas. 

Principales técnicas de espectroscopia 

Espectroscopia UV-VIS 

Esta técnica analítica se enfoca en la región ultravioleta y visible del espectro electromagnético, cuya longitud de onda se encuentra entre los 160 y 170 nm. La espectroscopia UV-VIS permite la observación de las transiciones electrónicas entre los niveles de energía de los átomos y moléculas. 

Se utiliza ampliamente en el análisis de muestras bioquímicas, las medidas de color, la determinación cuantitativa, la determinación de grupos funcionales en moléculas orgánicas, entre otros. Esto se debe a que la absorbancia de la luz está directamente relacionada con la concentración. 

Espectroscopia infrarroja 

La espectroscopia infrarroja (IR) se centra en la región infrarroja del espectro, donde las vibraciones moleculares ocurren, es decir, donde tiene lugar la transición vibracional de la molécula, que puede ser de tensión o de flexión. 

Mediante esta técnica, se pueden identificar grupos funcionales y estructuras moleculares basadas en las bandas de absorción de características en el espectro infrarrojo. Es esencial en la identificación de compuestos orgánicos e inorgánicos, y en el análisis estructural. En otras palabras, es útil para el análisis cualitativo de las moléculas que se encuentran en el material. 

Espectroscopia Raman 

Sobre la base del efecto Raman, descubierto en 1928, la espectroscopia Raman se basa en la dispersión inelástica de la luz, lo que significa que la luz incidente se dispersa a diferentes frecuencias, por lo que revela información sobre las vibraciones moleculares y la estructura de la materia. 

Aunque es similar en información a la espectroscopia infrarroja, la espectroscopia Raman puede analizar moléculas sin dipolo eléctrico permanente, lo que la hace complementaria a la espectroscopia IR. Se utiliza para el análisis de modos de baja frecuencia, como la vibración y la rotación. Además, permite identificar compuestos orgánicos, indicadores de actividad biológica, caracterizar minerales ígneos, entre otros. 

Espectroscopia de absorción atómica 

La espectroscopia de absorción atómica (AA o AAS, por atomic absorption spectroscopy) se utiliza para determinar la concentración de analitos específicos en una muestra. En AAS, la muestra se atomiza y se expone a la luz de una longitud de onda específica, lo que permite observar cuánta luz se absorbe. Las concentraciones de los metales se determinan comparando la absorbancia de la muestra con los estándares conocidos.

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