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¿Qué es la espectroscopia?
La definición más general y sólida es la de la IUPAC:
- La espectroscopia es el estudio de los sistemas mediante la radiación electromagnética con la que interactúan o que producen.
La IUPAC considera, por tanto, tanto la radiación absorbida como la emitida por un sistema.
En términos químicos podemos expresarlo de manera más tradicional:
La espectroscopia es la rama de la física y la química que estudia la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, midiendo cómo los átomos, moléculas y materiales absorben, emiten o dispersan energía en función de la longitud de onda o frecuencia.
A partir de esos espectros se obtiene información sobre la estructura electrónica, vibracional y rotacional de las especies, lo que permite identificarlas, cuantificarlas.
Esta definición es más completa que decir simplemente que la espectroscopia “mide la luz”.
Un laboratorio que incorpora espectroscopia puede pasar de preguntarse «¿qué contiene esta muestra?» a responder preguntas mucho más relevantes para el negocio:
En términos operativos, un experimento espectroscópico hace pasar radiación de un rango específico a través de (o sobre) una muestra; las especies químicas absorben, emiten o dispersan fotones en longitudes de onda características asociadas a transiciones entre niveles de energía (electrónicos, vibracionales, rotacionales, nucleares, etc.), y esas “huellas” permiten identificar y cuantificar componentes.
- ¿es el material que debería ser?
- ¿cumple con las especificaciones?
- ¿existe una diferencia entre lotes?
- ¿se está degradando?
- ¿la materia prima corresponde a lo declarado?
- ¿podemos detectar una desviación antes de que se convierta en un problema?
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Espectroscopia UV-Visible-NIR
Definición formal de las regiones espectrales UV, Visible, NIR, MIR y FIR
De acuerdo con las recomendaciones de la IUPAC y la clasificación de bandas espectrales de ISO 20473:2007, las regiones del espectro electromagnético se distinguen por sus intervalos de longitud de onda y por los procesos físicos que ocurren cuando la radiación interactúa con la materia.
Iteh Standards
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1. Definiciones y rangos
1. Ultravioleta (UV)
100–400 nm · 10⁻⁷–4 × 10⁻⁷ m
Es la región de radiación electromagnética situada entre los rayos X y la luz visible. Su interacción con la materia puede producir excitaciones electrónicas y, a energías suficientemente altas, procesos fotoquímicos o fotoionización.
En espectroscopía analítica se utiliza para estudiar transiciones electrónicas, absorción de cromóforos y cuantificación de sustancias químicas.
Gold Book
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2. Visible (VIS)
Aproximadamente 380–780 nm
Es la región del espectro electromagnético detectable por el sistema visual humano. Sus límites no son absolutos, ya que dependen de la sensibilidad del observador y de la potencia de la radiación incidente.
En análisis químico se emplea para estudiar absorción electrónica, color, pigmentos y propiedades ópticas de materiales.
Gold Book
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3. Infrarrojo cercano (NIR)
780–2,500 nm · 0.78–2.5 µm
Es la región del infrarrojo más próxima a la luz visible. Sus bandas de absorción molecular se relacionan principalmente con sobretonos y combinaciones de vibraciones fundamentales.
Se utiliza para estimar composición química y propiedades fisicoquímicas mediante análisis espectral y modelos quimiométricos.
Gold Book
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4. Infrarrojo medio (MIR)
2,500–25,000 nm · 2.5–25 µm
Es la región infrarroja en la que predominan las absorciones asociadas con vibraciones moleculares fundamentales, incluidos movimientos de estiramiento y flexión de enlaces químicos.
Es especialmente importante para la identificación de grupos funcionales y la caracterización estructural mediante espectroscopía FTIR.
Gold Book
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5. Infrarrojo lejano (FIR)
25,000–1,000,000 nm · 25–1,000 µm
Es la región del infrarrojo de mayor longitud de onda y menor energía por fotón dentro de estas tres regiones infrarrojas. Permite estudiar modos vibracionales de baja frecuencia, movimientos colectivos de redes cristalinas y, en determinados sistemas, transiciones rotacionales.
Se utiliza en investigaciones de materiales, sólidos, cristales, propiedades dieléctricas y espectroscopía de baja frecuencia.
infrared radiation (08617)
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2. Tabla comparativa
| Región | Longitud de onda | Fenómeno predominante |
|---|---|---|
| UV | 100–400 nm | Transiciones electrónicas |
| Visible | 380–780 nm | Transiciones electrónicas y percepción del color |
| NIR | 780–2,500 nm | Sobretonos y bandas de combinación vibracional |
| MIR | 2,500–25,000 nm | Vibraciones moleculares fundamentales |
| FIR | 25,000–1,000,000 nm | Modos de baja frecuencia y movimientos colectivos |
Los intervalos corresponden a convenciones utilizadas en química analítica e ISO 20473:2007; algunos límites pueden solaparse por definición.
Iteh Standards
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3. Referencias científicas y normativas
- IUPAC Gold Book. Ultraviolet. Definición de radiación ultravioleta.
- IUPAC Gold Book. Visible. Definición de radiación visible.
- IUPAC Gold Book. Near-infrared radiation. Definición de NIR.
- IUPAC Gold Book. Infrared radiation. Definición y subdivisión del infrarrojo.
- ISO 20473:2007. Optics and photonics — Spectral bands. Consultar la norma.
Nota de aplicación: para describir un espectrofotómetro UV-Visible-NIR, las regiones UV, visible y NIR son las pertinentes. MIR y FIR corresponden a regiones infrarrojas distintas, generalmente estudiadas con instrumentos y configuraciones ópticas diferentes.
Softwares
Herramientas de software especializadas para procesamiento de espectros y análisis de datos térmicos.
Manuales
Manuales de operación para equipos FTIR, UV-Vis, Raman, TGA y DSC de los principales fabricantes.
Brochures
Brochures informativos sobre equipos y servicios de espectroscopia vibracional y análisis térmico.
Aplicaciones
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Industria Farmacéutica
Identificación y control de calidad de principios activos y excipientes.
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Investigación Universitaria
Apoyo a tesis, proyectos y publicaciones científicas.
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Control de Calidad
Verificación de materias primas y productos terminados.
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Polímeros y Materiales
Caracterización estructural de polímeros, composites y nanomateriales.
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Alimentos y Bebidas
Autenticación, adulteración y análisis composicional.
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Análisis Ambiental
Detección de contaminantes y análisis de muestras ambientales.
