Espectroscopía Raman Moreno Córdoba Alfonso German Facultad de Ciencias Básicas Programa de Química Universidad del Atlántico Química Forense.

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1 Espectroscopía Raman Moreno Córdoba Alfonso German Facultad de Ciencias Básicas Programa de Química Universidad del Atlántico Química Forense

2 Una variedad de técnicas espectroscópicas están disponibles para el análisis de materiales químicos. Espectroscopia Raman se basa en la dispersión Raman de la luz por un material, donde la luz se dispersa de manera inelástica. Esta dispersión inelástica causa cambios en la longitud de onda, que luego se pueden utilizar para deducir información sobre el material Espectroscopía Raman 1. Introducción Química Analítica Contemporanea. J.F. Rubinson y K.A. Rubinson 1ª Ed. Pearson Educación, 2000 1

3  La Espectroscopía Raman es una técnica fotónica de alta resolución que proporciona en pocos segundos información química, estructural y cuantitativa de casi cualquier material.  El análisis mediante espectroscopía Raman se basa en la luz dispersada por un material al hacer incidir sobre él un haz monocromático. Unos pocos fotones de la luz es dispersada inelásticamente (cambios de frecuencia) característicos del material analizado e independientes de la frecuencia del haz incidente.  Esta es una técnica de análisis químico directo, por que permite analizar cualquier material sin ningún tipo de preparación y no conlleva ninguna alteración de la superficie sobre la que se realiza el análisis (NO-DESTRUCTIVA). Espectroscopía Raman 1. Introducción Fundamentos generales de la espectroscopia Raman Espectroscopia, Alberto requena; Jose zuñiga. Pearson Educacion, 2004 2

4 Espectroscopía Raman Fenómeno de Dispersión 1. Introducción  La dispersión es la desviación de luz de su dirección original de incidencia.  La interacción del vector de campo eléctrico de una onda electromagnética con los electrones del sistema con el que interactúa da lugar a la dispersión de la luz incidente.  Tales interacciones inducen oscilaciones periódicas en los electrones del compuesto; por lo tanto, produce momentos eléctricos oscilantes.  Esto lleva a tener nuevas fuentes emisoras de radiación, es decir, fuentes que re-emiten radiación en todas las direcciones (la luz dispersada). Espectroscopia, Alberto requena; Jose zuñiga. Pearson Educacion, 2004 3

5 Tipos de Dispersión: Existen dos tipos básicos de dispersión:  Elástica: La radiación emergente tiene la misma frecuencia (longitud de onda) que la luz incidente, llamada dispersión RAYLEIGH.  Inelástica: La frecuencia emergente tiene diferente frecuencia. Dentro de la inelástica existen dos tipos, una que tiene frecuencia más baja (longitud de onda mayor) y, la que tiene frecuencia más alta (longitud de onda más corta) que la luz incidente. Fenómeno de Dispersión Espectroscopía Raman 1. Introducción Espectroscopia, Alberto requena; Jose zuñiga. Pearson Educacion, 2004 4

6 Fenómeno de Dispersión 1.Elástica. La radiación emergente tiene la misma frecuencia (longitud de onda) que la luz incidente, llamada dispersión RAYLEIGH. Espectroscopía Raman 1. Introducción Espectroscopia, Alberto requena; Jose zuñiga. Pearson Educacion, 2004 5

7 Fenómeno de Dispersión La dispersión RAYLEIGH es la más común y los objetos se pueden ver debido a este efecto. La luz del sol está compuesta por diferentes longitudes de onda y como la longitud de onda de la luz azul es menor que la de la luz roja, se dispersa más que esta última, y es por esta razón que normalmente vemos el cielo azul. La intensidad depende de la posición desde la cual se observe este fenómeno. Espectroscopía Raman 1. Introducción Espectroscopia, Alberto requena; Jose zuñiga. Pearson Educacion, 2004 6

8 Fenómeno de Dispersión Existen dos tipos básicos de dispersión: 2. Inelástica. La frecuencia emergente tiene diferente frecuencia. Dentro de la inelástica existen dos tipos, una que tiene frecuencia más baja (longitud de onda mayor) y, la que tiene frecuencia más alta (longitud de onda más corta) que la luz incidente. Comparada con la dispersión RAYLEIGH, la dispersión Raman es menos común en la vida diaria; sin embargo es importante para quien esté interesado en los estados vibracionales y rotacionales de las moléculas. Espectroscopía Raman 1. Introducción Espectroscopia, Alberto requena; Jose zuñiga. Pearson Educacion, 2004 7

9 Explicación del fenómeno Raman Luz del Sol Filtro Para Radiación Azul Liquido dispersión Filtro para radiación Verde Dispersión Raman Dispersión Rayleigh 1, 2, … k,… n Azul Verde Espectroscopía Raman Skoog, D. A., Holler, J. H., Nieman, T. A. “Principios de Análisis Instrumental”, 5a Edición. McGraw Hill. Madrid, España. 2001. 8

10 Efecto Raman Una muestra se ilumina por un haz de luz monocromática muy intensa. Una pequeña fracción es dispersa en todas las direcciones. La mayor parte de la luz dispersada tiene la misma frecuencia que el haz incidente (Rayleigh scatterine). El gran descubrimiento de Raman fue demostrar que además de la dispersión Raylegh (Elástica), existen unas características adicionales en la luz dispersa (bandas de dispersión Raman). Espectroscopía Raman Espectroscopia, Alberto requena; Jose zuñiga. Pearson Educacion, 2004 9

11 Principio Físico del Efecto Raman En la dispersión de Rayleigh un fotón interactúa con una molécula, polarizando la nube de electrones y elevarlo a un estado de energía "virtual". Esto es extremadamente corta duración (del orden de 10 -14 segundos) y la molécula vuelve a descender a su estado fundamental, liberando un fotón. El fotón es lanzado cualquier dirección, lo que resulta en la dispersión. Si la molécula regresa de nuevo al mismo estado en que se inició la dispersión, la energía liberada en el fotón debe ser la misma que la energía del fotón inicial. Espectroscopía Raman Skoog, D. A., Holler, J. H., Nieman, T. A. “Principios de Análisis Instrumental”, 5a Edición. McGraw Hill. Madrid, España. 2001. 1

12 Principio Físico del Efecto Raman La dispersión Raman es inelástica. Los fotones de luz pierden o ganan energía durante el proceso de dispersión. Si la molécula se promueve a partir de un nivel energético n, y luego vuelve a descender a un nivel n+1 (mayor energía), entonces el fotón dispersado tiene menos energía que el fotón incidente. (Dispersión Stokes) Si la molécula está en un estado vibracional n+1, y después de la dispersión regresa al estado fundamental n, entonces el fotón dispersado tiene más energía. (Dispersión anti-Stokes). Espectroscopía Raman Química Analítica Contemporanea. J.F. Rubinson y K.A. Rubinson 1ª Ed. Pearson Educación, 2000 1

13 Espectroscopía Raman Espectroscopia, Alberto requena; Jose zuñiga. Pearson Educacion, 2004 6

14 Espectro raman Espectroscopía Raman Espectroscopia, Alberto requena; Jose zuñiga. Pearson Educacion, 2004 10

15 Espectroscopía Raman 11

16 Espectroscopía Raman Aplicaciones Identificación de drogas de abuso LSD 12

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18 Espectroscopía Raman Conclusión 14