Q9.7. Espectroscopía molecular y magnética
La espectroscopía mide transiciones entre niveles. Según la energía de la radiación, se observan rotaciones, vibraciones, transiciones electrónicas o cambios de espín nuclear.
Objetivos de aprendizaje
- Comparar regiones microondas, IR, UV-visible y RMN.
- Explicar reglas de selección cualitativas.
- Relacionar intensidad con población y probabilidad de transición.
- Usar espectros para inferir estructura.
Mapa del capítulo
Mapa espectroscópico
Microondas observa rotación; infrarrojo, vibración; UV-visible, transiciones electrónicas; RMN, transiciones de espín nuclear en campo magnético. Cada técnica pregunta por una escala de energía diferente. Un buen análisis espectroscópico combina técnicas en lugar de exigir que una sola determine todo.
Intensidad
La intensidad de una línea depende de cuántas moléculas están en el estado inicial y de qué tan probable es la transición. La distribución de Boltzmann determina poblaciones; el momento de transición y las reglas de selección determinan posibilidad e intensidad. Temperatura, simetría y dipolos importan.
UV-visible y fluorescencia
Las transiciones electrónicas promueven electrones a estados excitados. La relajación puede ocurrir por calor, emisión de luz o reacciones fotoquímicas. La fluorescencia emite desde un estado excitado relajado y suele aparecer a menor energía que la absorción, diferencia llamada desplazamiento de Stokes.
RMN y entorno químico
En RMN, el campo local en el núcleo depende del apantallamiento electrónico. Desplazamiento químico, integración y acoplamiento revelan entornos y vecindades. Aunque se estudió en orgánica, aquí se interpreta como fenómeno magnético cuantizado gobernado por poblaciones de espín y energía de interacción con el campo.
Ejemplo trabajado de lectura fisicoquímica
Una molécula puede ser invisible en microondas si no tiene dipolo permanente, pero mostrar bandas IR si una vibración genera cambio de dipolo.
Errores frecuentes y cómo evitarlos
| Error | Corrección conceptual |
|---|---|
| Pensar que ausencia de señal implica ausencia de molécula | Puede fallar la regla de selección o la sensibilidad. |
| Mezclar escalas de energía | Rotación, vibración y electrónica tienen energías distintas. |
| Olvidar población térmica | La temperatura cambia intensidades relativas. |
Autoevaluación
- Ordena técnicas por energía de radiación.
- Explica el desplazamiento de Stokes.
- ¿Qué condición hace activa una vibración en IR?