12.2 : Interacción de la Radiación Electromagnética con la Materia: Espectroscopía.

La radiación electromagnética (EM) puede considerarse un campo eléctrico y magnético oscilante que se propaga a través de un medio y que puede interactuar con la materia que se encuentra en su camino. El campo eléctrico de la radiación puede interactuar con las cargas eléctricas de los átomos o moléculas de la materia. Por otro lado, el campo magnético puede interactuar con el campo magnético del núcleo atómico. El estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia se denomina espectroscopía. La espectroscopía es el estudio de cómo la radiación EM interactúa con la materia, centrándose principalmente en cómo las sustancias absorben y emiten luz. Este proceso revela información única sobre la estructura atómica y molecular de la materia involucrada, lo que proporciona información sobre su composición química y sus propiedades.

La radiación electromagnética puede considerarse una onda y una partícula a la vez. Puede caracterizarse por las propiedades de una onda, como la intensidad (I) y la amplitud (A). Sin embargo, sus interacciones con la materia suelen pensarse en términos de fotones, que son partículas elementales. La intensidad (o irradiancia) es la cantidad de fotones que inciden en una determinada área de materia durante un intervalo de tiempo determinado. La amplitud de la onda es la distancia entre el pico de la onda y el punto de equilibrio de la onda. La intensidad de la radiación es directamente proporcional al cuadrado de su amplitud.

La radiación electromagnética puede transmitirse a través de la materia sin ninguna interacción. En este caso, la intensidad y la energía de la radiación que entra en la materia y que sale de ella serán las mismas. La interacción entre la radiación electromagnética y la materia puede ocurrir de diferentes maneras. En algunos casos, se produce la transmisión, lo que permite que la radiación pase a través de la materia sin alteración, manteniendo la misma intensidad y los mismos niveles de energía al salir. La reflexión y la dispersión son otros tipos de interacción en los que la radiación se dirige de nuevo a su fuente o se dispersa aleatoriamente; la energía puede permanecer inalterada (elástica) o puede variar (inelástica). Otra interacción importante es la absorción, en la que la materia absorbe energía de la radiación, lo que da como resultado una reducción de la intensidad de la radiación transmitida. La emisión se produce cuando la energía absorbida es liberada posteriormente por la sustancia, a menudo como luz en diferentes longitudes de onda.

Para analizar dichas interacciones, en la investigación y en la industria se utilizan diversas técnicas espectroscópicas, entre ellas la espectroscopía infrarroja (IR), la espectroscopía ultravioleta-visible (UV-Vis), la espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) y la espectrometría de masas (EM). Cada técnica ofrece una ventana única a la estructura molecular, lo que permite la identificación precisa de compuestos y el análisis detallado de sistemas químicos complejos.