Tipos de espectrometría - Diana Becerril

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Tipos de espectrometría 
 
ESPECTROMETRÍA DE ABSORCIÓN 
Es una técnica en la cual la energía de un haz de luz se mide antes y 
después de la interacción con una muestra. Cuando se realiza con láser de 
diodo ajustable, se la conoce como espectroscopia de absorción con láser de 
diodo ajustable. También se combina a menudo con una técnica de 
modulación, como la espectrometría de modulación de longitud de onda, y de 
vez en cuando con la espectrometría de modulación de frecuencia a fin de 
reducir el ruido en el sistema. 
 
ESPECTROMETRÍA DE FLUORESCENCIA 
La espectrometría de fluorescencia usa fotones de energía más elevada para excitar 
una muestra, que emitirá entonces fotones de inferior energía. Esta técnica se ha 
hecho popular en aplicaciones bioquímicas y médicas, y puede ser usadacon 
microscopía confocal, transferencia de energía entre partículas fluorescentes, y 
visualización de la vida media de fluorescencia. 
 
ESPECTROMETRÍA DE RAYOS X 
Cuando los rayos X con suficiente frecuencia (energía) interaccionan con una 
sustancia, los electrones de las capas interiores del átomo se excitan a orbitales 
vacíos externos, o bien son eliminados completamente, ionizándose el átomo. El 
"agujero" de la capa interior se llena entonces con electrones de los orbitales 
externos. La energía disponible en este proceso de excitación se emite como 
radiación (fluorescencia) o quitará otros electrones menos enlazados del átomo 
(efecto Auger). La absorción o frecuencias de emisión (energías) son características 
de cada átomo específico; lo que a su vez, para un átomo específico se producen 
pequeñas variaciones de frecuencia (energía) que son características del enlace 
químico. 
Con un aparato apropiado pueden medirse estas frecuencias de rayos X 
características o energías de electrones Auger. La absorción de rayos X y la 
espectroscopia de emisión se usan en química y ciencias de los materiales 
para determinar la composición elemental y el enlace químico. La cristalografía de 
rayos X es un proceso de dispersión; en los materiales cristalinos se dispersan 
rayos X en ángulos bien definidos; si la longitud de onda de los rayos X incidentes 
es conocida, se pueden calcular las distancias entre planos de átomos dentro del 
cristal. Las intensidades de los rayos X dispersados dan información sobre las 
posiciones atómicas y permiten calcular la organización de los átomos dentro de la 
estructura cristalina. 
 
ESPECTROMETRÍA DE LLAMA 
Las muestras de solución líquidas son aspiradas en un quemador o una 
combinación de nebulizador/quemador, desolvatadas, atomizadas, y a veces 
excitadasa un estado electrónico de energía más alta. El uso de una llama durante 
el análisis requiere combustible y oxidante, típicamente en forma de gases; 
comunmente se usa el acetileno (etino) o el hidrógeno. Los gases de oxidante 
suelen ser el oxígeno, aire, o el óxido nitroso. Estos métodos son a menudo capaces 
de analizar elementos metálicos en partes por millón, billones, o posiblemente 
rangos más bajos de concentración. Son necesarios detectores de luz para detectar 
la luz con información que viene de la llama. 
 
▪ Espectrometría de emisión atómica: usa la excitación de la llama, donde 
los átomos son excitados por el calor de la llama para emitir luz; suele usarse 
un quemador de consumo total con una salida de incineración redonda (la 
temperatura de la llama debe ser la más alta que la usada en la 
espectrometría de absorción atómica para producir la excitación de 
átomos de analito. Ya que los átomos de analito están excitados, no es 
necesaria ninguna lámpara elemental especial. 
Puede usarse un policromador de alta resolución para producir una 
intensidad de emisión contra el espectro de longitud de onda por encima de 
un rango de longitudes de onda que muestran líneas de excitación de 
elementos múltiples. O bien puede usarse un monocromador en una 
longitud de onda determinada para concentrarse en el análisis de un solo 
elemento en una cierta línea de emisión. La espectrometría de emisión de 
plasma es una versión más moderna de este método. 
 
▪ Espectrometría de absorción atómica (AA): usa un nebulizador 
prequemador (o cámara de nebulización) para crear una niebla de la 
muestra, y un quemador en forma de ranura que da una llama de longitud 
de ruta más larga (la temperatura de la llama es lo bastante baja como para 
no excitar los átomos de la muestra de su estado basal). 
El nebulizador y la llama se usan para desolvatar y atomizar la muestra, 
pero la excitación de los átomos de analito se realiza mediante lámparas 
que brillan a través de la llama en varias longitudes de onda para cada tipo 
de analito. En la absorción atómica, la cantidad de luz absorbida después de 
pasar por la llama determina la cantidad de analito en la muestra. Suele 
usarse un horno de grafito para calentar, desolvatar y atomizar la muestracon 
el fin de obtener una mayor sensibilidad. También puede analizar algún 
sólido o muestras mezcladas; debido a su buena sensibilidad y selectividad, 
es un método que todavía se usa para el análisis de ciertos microelementos 
en muestras acuosas (y otros líquidos). 
 
▪ Espectrometría de fluorescencia atómica: usa un quemador con una 
salida de incineración redonda (la llama se usa para solvatar y atomizar la 
muestra, y una lámpara emite luz a una longitud de onda específica en la 
llama para excitar los átomos de analito). Los átomos de ciertos 
elementos pueden entonces fluorescer, emitiendo luz en diferentes 
direcciones. La intensidad de esta luz fluorescente sirve para cuantificar la 
cantidad del elemento analizadoen la muestra. También puede usarse un 
horno de grafito para la espectrometría de fluorescencia atómica. Este 
método no es tan común como el de absorción atómica o el de emisión de 
plasma. 
 
ESPECTROMETRÍA DE EMISIÓN DE PLASMA 
Es similar a la emisión atómica por llama, y la ha sustituido en gran parte. 
 
 Espectrometría de plasma de corriente continua (DCP): Un plasma de 
corriente continua se crea por una descarga eléctrica entre dos electrodos 
(es necesario un gas de apoyo al plasma, y el más común es el 
argón). Las muestras pueden ser depositadas en uno de los electrodos. 
 
 Espectrometría de emisión óptica por descarga luminiscente (GD-OES). 
 
 Espectrometría de emisión plasma-atómica acoplada inductivamente (ICP-
AES). 
 
 Espectrometría de ruptura inducida por láser (LIBS), también llamada 
espectrometría de plasma inducida por láser (LABIOS). 
 
 Espectrometría de plasma inducida por microondas(MIP). 
 
ESPECTROMETRÍA DE CHISPA O ARCO 
En los métodos de espectroscopia de arco tradicionales se usa una muestra 
sólida que es destruida durante el análisis (se usa para el análisis de 
elementos metálicos en muestras sólidas y para materiales no conductores, se 
usa polvo de grafito para hacer conductora la muestra). Un arco eléctrico o 
chispa se pasan por la muestra, calentándola a alta temperatura para excitar 
los átomos. Los átomos de analito excitado emiten luz en varias longitudes de onda 
que pueden ser detectadas mediante métodos espectroscópicos comunes. Ya que 
las condiciones que producen la emisión por arco no son controladas 
cuantitativamente, el análisis de los elementos es cualitativo. 
Hoy día, las fuentes de chispa con descargas controladas bajo una atmósfera 
de argón permiten que este método pueda ser considerado eminentemente 
cuantitativo, y su uso está muy extendido en los laboratorios de control de 
producción de fundiciones y acerías. 
 
ESPECTROMETRÍA VISIBLE 
A fin de obtener un espectro linealfino, los átomos deben estar en fase gaseosa; 
esto significa que la sustancia tiene que ser vaporizada. El espectro se 
estudia en absorción o emisión. La espectroscopia de absorción visible a 
menudo se combina con la de absorción ultravioleta (espectroscopia UV/Vis). 
Aunque esta forma pueda ser poco común al ser el ojo humano un indicador 
similar, todavía se muestra útil para distinguir colores. 
 
ESPECTROMETRÍA ULTRAVIOLETA 
Todos los átomos absorben en la región ultravioleta (UV) ya que estos fotones son 
bastante energéticos para excitar a los electrones externos. Si la frecuencia es lo 
bastante alta, se produce la fotoionización. La espectrometría UV también se usa 
para la cuantificación de proteínas y concentración de ADN, así como para la 
proporción de proteínas y ADN en una solución. En las proteínas se encuentran 
generalmente varios aminoácidos, como el triptófano, que absorben la luz en el 
rango de 280nm. El ADN absorbela luz en el rango de 260nm. Por esta 
razón, la proporción de absorbancia 260/280nm es un buen indicador general 
de la pureza relativa de una solución en términos de estas dos 
macromoléculas. También pueden hacerse estimaciones razonables de la 
concentración de ADN o proteínas aplicando la ley de Beer. 
 
ESPECTROMETRÍA INFRARROJA 
La espectrometría infrarroja ofrece la posibilidad de medir tipos diferentes de 
vibraciones en los enlaces atómicos a frecuencias diferentes. En química 
orgánica, el análisisde los espectros de absorción infrarroja indica qué tipo 
de enlaces están presentes en la muestra. 
 
 
ESPECTROMETRÍA RAMAN 
La espectrometría Raman usa la dispersión inelástica de la luz para analizar 
modos vibracionales y rotatorios de las moléculas. Las "huellas digitales" que 
resultan son una ayuda para el análisis. 
 
ESPECTROMETRÍA DE RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR (RMN) 
La espectrometría de resonancia magnética nuclear analiza las propiedades 
magnéticas de ciertos núcleos atómicos para determinar diferentes ambientes 
locales electrónicos del hidrógeno, carbono, u otros átomos en un compuesto 
orgánico u otro compuesto. Se usa para determinar la estructura del compuesto. 
 
ESPECTROMETRÍA DE FOTOEMISIÓN 
La fotoemisión puede referirse a: 
 
1. Emisión de electrones a partir de la materia después de la absorción de 
fotones energéticos (efecto fotoeléctrico). 
2. Emisión de fotones a partir de los semiconductores y metales cuando los 
electrones que fluyen en el material pierden energía mediante deceleración 
o recombinación. 
 
ESPECTROMETRÍA MÖSSBAUER 
La espectrometría de transmisión o conversión electrónica (CEMS) de Mössbauer 
prueba las propiedades de los núcleos de isótopos específicos en ambientes 
atómicos diferentes, analizando la absorción resonante de rayos gamma de 
energía característica, lo quese conoce como efecto de Mössbauer. 
 
OTROS TIPOS DE ESPECTROMETRÍA 
• Fotoacústica: mide las ondas sonoras producidas por la absorción de 
radiación. 
 
• Fototermal: mide el calor desarrollado por la absorción de radiación. 
 
• De dicroismo circular. 
 
• De actividad óptica Raman: usa los efectos de la actividad óptica y 
la dispersión para revelar información detallada sobre los centros quirales 
de las moléculas. 
 
• De terahertzios: usa longitudes de onda por encima de la espectrometría 
infrarroja y por debajo de las microondas o medidas de onda milimétricas. 
 
• De dispersión inelástica de neutrones (como la espectroscopia Raman 
pero con neutrones en vez de fotones). 
 
• De túnel de electrones inelásticos: usa los cambios de corriente 
debidos a la interacción de vibraciones electrónicas inelásticas a energías 
específicas que también pueden medir transiciones ópticamente prohibidas. 
 
• Auger: se usa para estudiar superficies de materiales a microescala (en 
relación con la microscopía de electrones). 
 
• De cavidad en anillo. 
 
• De transformación de Fourier: método eficiente para tratar datos de 
espectros obtenidos usando interferómetros (casi toda la espectrometría 
infrarroja (FTIR) y la resonancia magnética nuclear (RMN)). 
 
• De tiempo resuelto: se usa en situaciones donde las propiedades cambian 
con el tiempo. 
 
• Mecánica: implica interacciones con vibraciones macroscópicas, como 
los fotones (un ejemplo es la espectrometría acústica, que implica ondas 
sonora). 
 
• De fuerza: usa una técnica analítica basada en AFM. 
 
• Dieléctrica. 
 
• Infrarroja termal: mide la radiación termal emitida por materiales y 
superficies, y se usa para determinar el tipo de enlaces presentes en 
una muestra, así como su ambiente reticular (técnica muy usada por los 
químicos orgánicos, mineralogistas y geólogos).