Espectroscopia Raman
La espectroscopia Raman utiliza la dispersión inelástica de la luz por las moléculas para investigar las transiciones vibracionales y rotacionales, proporcionando información estructural complementaria a la absorción infrarroja.
Definition
La espectroscopia Raman es la medición de la luz dispersada inelásticamente por las moléculas, en la que los fotones dispersados se desplazan en energía por cuantos vibracionales o rotacionales moleculares; el efecto requiere un cambio en la polarizabilidad de la molécula durante el movimiento, lo que la hace complementaria a la absorción infrarroja basada en dipolos.
Scope
Este tema cubre el efecto Raman y su uso como técnica espectroscópica: la dispersión inelástica en la que un fotón intercambia un cuanto de energía vibracional o rotacional con una molécula, los desplazamientos Stokes y anti-Stokes, la regla de selección basada en la polarizabilidad y la complementariedad con la espectroscopia infrarroja. Introduce las variantes Raman de resonancia y de superficie mejorada y el papel de la excitación láser.
Core questions
- ¿Cuál es el origen físico del efecto Raman?
- ¿Qué distingue la dispersión Stokes de la anti-Stokes?
- ¿Por qué la actividad Raman depende de la polarizabilidad y no del momento dipolar?
- ¿Cómo complementa la espectroscopia Raman a la espectroscopia infrarroja?
Key concepts
- Dispersión inelástica (Raman)
- Líneas Stokes y anti-Stokes
- Dispersión Rayleigh
- Cambio de polarizabilidad
- Regla de exclusión mutua
- Raman de resonancia y de superficie mejorada
Key theories
- El efecto Raman
- Una pequeña fracción de la luz dispersada por las moléculas se desplaza en frecuencia por un cuanto vibracional o rotacional: las líneas Stokes (el fotón pierde energía) y las líneas anti-Stokes (el fotón gana energía) aparecen simétricamente alrededor de la línea Rayleigh no desplazada.
- Regla de selección de polarizabilidad y complementariedad
- La dispersión Raman requiere un cambio en la polarizabilidad molecular durante la vibración, por lo que para las moléculas con un centro de simetría los modos activos en Raman e infrarrojo son mutuamente excluyentes —la regla de exclusión mutua— y las dos técnicas juntas proporcionan información vibracional completa.
Clinical relevance
La espectroscopia Raman proporciona una huella molecular no destructiva ampliamente utilizada en el análisis químico y farmacéutico, la identificación de materiales y minerales, y cada vez más en el diagnóstico biomédico y la detección de seguridad, con variantes de resonancia y de superficie mejorada que ofrecen una sensibilidad extrema hasta el nivel de moléculas individuales.
History
Smekal predijo teóricamente la dispersión inelástica de la luz en 1923, y Raman y Krishnan la observaron experimentalmente en 1928, un descubrimiento que le valió a Raman el Premio Nobel de Física en 1930. Originalmente difícil debido a la debilidad del efecto, la espectroscopia Raman se transformó en una herramienta analítica rutinaria con el advenimiento de fuentes láser intensas.
Key figures
- Chandrasekhara Venkata Raman
- Kariamanikkam Srinivasa Krishnan
- Adolf Smekal
Related topics
Seminal works
- raman1928
- long2002
Frequently asked questions
- ¿Por qué las líneas anti-Stokes son más débiles que las líneas Stokes?
- La dispersión anti-Stokes requiere que la molécula comience en un nivel vibracional excitado, que está menos poblado que el nivel fundamental a temperaturas ordinarias. Dado que menos moléculas pueden dispersarse de esa manera, las líneas anti-Stokes son más débiles, y su relación con las líneas Stokes puede medir la temperatura.
- ¿En qué se diferencia la espectroscopia Raman de la espectroscopia infrarroja?
- La absorción infrarroja requiere un momento dipolar cambiante, mientras que la dispersión Raman requiere una polarizabilidad cambiante. Para las moléculas centrosimétricas, las dos son mutuamente excluyentes, por lo que las técnicas son complementarias y juntas revelan todos los modos vibracionales.