Espectroscopia infrarroja y Raman
La espectroscopia infrarroja y Raman investiga las vibraciones moleculares para identificar grupos funcionales y caracterizar la estructura química.
Definition
La espectroscopia infrarroja y Raman son métodos espectroscópicos vibracionales que caracterizan moléculas a partir de las energías de sus vibraciones de enlace, medidas respectivamente a través de la absorción infrarroja y la dispersión inelástica de la luz.
Scope
Este tema abarca las dos técnicas vibracionales complementarias: la absorción infrarroja —dominada hoy en día por instrumentos de transformada de Fourier que utilizan modos de muestreo como la reflectancia total atenuada— y la dispersión Raman. Trata las reglas de selección que determinan qué vibraciones son activas en el infrarrojo o en Raman, las tecnologías de interferómetro y detector, y el uso de huellas dactilares vibracionales para la identificación cualitativa y, cada vez más, el análisis cuantitativo.
Core questions
- ¿Qué vibraciones moleculares son activas en el infrarrojo frente a las activas en Raman, y por qué?
- ¿Cómo logra la espectrometría infrarroja de transformada de Fourier sus ventajas de velocidad y sensibilidad?
- ¿Cómo se utiliza la región de huella dactilar para identificar y distinguir compuestos?
- ¿Cuándo son el infrarrojo y el Raman complementarios en lugar de redundantes?
Key theories
- Reglas de selección vibracional
- Una vibración absorbe radiación infrarroja solo si cambia el momento dipolar molecular, mientras que dispersa radiación Raman solo si cambia la polarizabilidad; esta complementariedad significa que las vibraciones simétricas débiles en el infrarrojo suelen ser fuertes en Raman, y viceversa.
- Dispersión Raman
- Una pequeña fracción de la luz dispersada por una molécula se desplaza en energía por la cantidad de un cuanto vibracional, produciendo líneas Stokes y anti-Stokes cuyos desplazamientos identifican modos vibracionales independientemente de la longitud de onda de excitación.
Mechanisms
En la espectroscopia infrarroja, la radiación de banda ancha pasa a través de una muestra o se refleja en ella, y las vibraciones que modulan el momento dipolar absorben en sus frecuencias características; un instrumento de transformada de Fourier codifica todas las frecuencias simultáneamente a través de un interferómetro y recupera el espectro matemáticamente. En la espectroscopia Raman, un láser monocromático ilumina la muestra y la pequeña fracción dispersada inelásticamente se dispersa y detecta, sus cambios de frecuencia informan sobre los mismos modos vibracionales.
Clinical relevance
La espectroscopia vibracional se utiliza ampliamente para la identificación de materiales y polímeros, la verificación de materias primas farmacéuticas y la detección de polimorfos, el análisis forense de trazas y el monitoreo de procesos, valorada por requerir poca o ninguna preparación de la muestra.
History
La absorción infrarroja se utilizó analíticamente desde principios del siglo XX, con los instrumentos de transformada de Fourier dominando después de la década de 1960 gracias a una computación más rápida y la ventaja multiplex. El efecto Raman fue reportado por C. V. Raman y K. S. Krishnan en 1928, y las fuentes láser convirtieron posteriormente la dispersión Raman en una herramienta analítica práctica.
Key figures
- C. V. Raman
- K. S. Krishnan
- Peter Fellgett
Related topics
Seminal works
- raman1928
- skoog2017
- harris2020
Frequently asked questions
- ¿Por qué se consideran complementarias la espectroscopia infrarroja y Raman?
- Obedecen a diferentes reglas de selección: el infrarrojo detecta vibraciones que cambian el momento dipolar, Raman detecta aquellas que cambian la polarizabilidad, por lo que una vibración débil en una técnica suele ser fuerte en la otra, y juntas ofrecen una imagen vibracional más completa.
- ¿Cuál es la ventaja del infrarrojo de transformada de Fourier sobre los instrumentos dispersivos?
- Un interferómetro mide todas las frecuencias a la vez en lugar de escanearlas una por una, lo que proporciona una adquisición más rápida, un mayor rendimiento y una mejor relación señal/ruido —las ventajas multiplex y de rendimiento.