Espectroscopía Raman de moléculas de simetría tetraédrica – (1) El efecto y el espectro Raman

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El efecto Raman

Cuando se irradia un cuerpo con un haz luminoso pueden suceder muchos efectos debidos a las variadas formas que tiene la radiación electromagnética de interaccionar con la materia. Uno de ellos es la dispersión Raman.

Para entender en qué consiste, supongamos un vaso de precipitados que contiene CCl4 y que iluminamos siguiendo la dirección perpendicular a la superficie del líquido (ver imagen) con un rayo láser monocromático de longitud de onda igual a 785 nm (número de ondas aproximadamente igual a 12740 cm-1).

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El rayo se transmitirá a través del CCl4 y emergerá por el fondo del vaso sin cambio de dirección. Pero si nos valiéramos de un sistema de detección adecuado y lo colocáramos en cualquier posición alrededor del vaso observaríamos que también surgen otros haces de variadas frecuencias pero bastante menos intensos en todas las direcciones del espacio. Se dice que parte de la radiación del láser se ha dispersado. La dispersión se puede deber a muchas causas, pero una muy importante por la información fisicoquímica de la muestra que ofrece es el llamado efecto Raman.

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Antes de explicarlo haremos algunas observaciones fenomenológicas más:

  • La mayor parte de los fotones de los haces dispersados tienen la misma longitud de onda que los del haz incidente (en el caso que estamos considerando, 785 nm). Se dice que estos fotones han sufrido una dispersión Rayleigh.
  • Pero también se observan fotones de otras longitudes de onda, aunque en mucha menor proporción. Decimos que han experimentado una dispersión Raman. Sin embargo, estos fotones no tienen cualquier longitud de onda, sino valores muy determinados que son específicos de cada sustancia estudiada.

La representación del número de fotones (intensidad) que recibe un detector situado alrededor del recipiente  frente a la diferencia entre el número de ondas (expresado en cm-1) de dichos fotones y el número de ondas de los fotones Rayleigh (diferencia que se denomina desplazamiento Raman) constituye un espectro Raman. Este es el del CCl4:

El espectro Raman

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En el espectro Raman de la figura anterior, la línea central se debe a los fotones que experimentan una dispersión Rayleigh (la línea es tan intensa que en la figura aparece cortada) y las que quedan a su derecha e izquierda reflejan los fotones Stokes. De estos hay dos tipos: los propiamente Stokes y los llamados anti-Stokes.

Como se puede apreciar, las líneas Stokes y anti-Stokes son simétricas respecto a la línea Rayleigh, pero las anti-Stokes son menos intensas. Por eso, y salvo en ciertas aplicaciones particulares, habitualmente solo se suele registrar la parte Stokes del espectro Raman.

En el caso que nos ocupa, lo que se entiende habitualmente por “espectro Raman del CCl4” es esto:

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En esta presentación se explica cómo se puede realizar una práctica de laboratorio para calcular las constantes de fuerza de una molécula de simetría tetraédrica.

3 Respuestas a "Espectroscopía Raman de moléculas de simetría tetraédrica – (1) El efecto y el espectro Raman"

  1. Rafael   3 - Noviembre - 2015 at 2:59

    Excelente explicación , me interesaría ver la interpretación de algún espectro donde se puedan extraer información sobre tipos de enlace etc..

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  2. Rafael   3 - Noviembre - 2015 at 3:00

    excelente explicación

    Responder

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