Espectroscopia raman

Angélica María Álvarez Herrera.

Universidad de Córdoba.Facultad De Ciencias Básicas e

Ingenierías.Departamento De Química.

Montería-Córdoba.2010.

Fenómeno descubierto por el físico chandrasekhara venkata raman en 1928, lo que le supuso la obtención del premio nobel de física en 1930

¿Quién descubrió

el efecto raman?

Dio nombre al fenómeno inelástico de dispersión de la luz que permite el estudio de rotaciones y vibraciones moleculares .

Presenta la misma frecuencia quela luz

incidente

Cambio de frecuencia

Proporciona información sobre

la composición molecular de la

muestra

Las frecuencias raman son características de la naturaleza química y el estado físico de la muestra e independientes de la radiación incidente

fundamento

Las variaciones de frecuencia observadas en el fenómeno de dispersión raman, son equivalentes a variaciones de energía.

A cada uno de los movimientos vibracionales y rotacionales e la molécula le corresponderá un valor determinado de la energía molecular.

¿COMO SE DA EL EFECTO RAMAN?

Foton dispersado a la mismafrecuencia que el fotón incidente, choque (elástico)

PUEDEN DARSE DOS FENOMENOS:

no hay variaciones en el estado energético.

1

Fotón dispersado a una frecuencia distinta de la incidente, choque inelástico. (transferencia de energía entre la molécula y el fotón)

2

Pueden darse los casos (a) y (b):

a Fotón dispersado a una frecuencia menor a la del incidente

El fotón vuelve a un estado permitido mayor

que el que tenia inicialmente.

b Fotón dispersado a una frecuencia mayor a la del incidente

la molécula en un estado

excitado y después del

choque pasa a su estado

fundamental.

Cada material tendrá un conjunto de valores Vr característicos de su estructura poli atómica y de la naturaleza de los enlaces químicos que la forman.Intensidad óptica dispersada en función del numero de onda normalizado al que se produce.

Rayleigh

Raman stokes. Raman anti-stokesLa probalidad de que se de esta dispersión es mayor, lo que se traduce en mayor intensidad

ESPECTRO RAMAN

Representación de la intensidad raman Vs el desplazamiento raman.

• Modos vibracionales.

Activos en IR. La vibración debe causar un cambio en el momento dipolar

permanente de la molécula.

Activos en raman La polarizabilidad de la molécula debe cambiar durante la vibración

Esquema del equipo para microsonda Raman M.O.L.E. (según J.Dubessy et al., 1983):

(1) Haz de laser incidente

(2)Muestra

(5) fotomultiplicador

(7) Grabadora fotográfica

(6)amplificador

(3)monitor

(4) monocromador

INSTRUMENTACION.

Tratamiento de la muestra.

TIPO DE FUENTE LONGITUD DE ONDA (nm)

Ion argón 488.0 ò 514.5

Ion criptón 530.9 ò 647.1

Helio / neón 632.8

Laser de diodos 782 ò 830

Se pueden estudiar sustancias liquidas, solidas y gaseosas.

Los líquidos son de fácil manejo.(laser) V = 1μL a 2.5 ml. (mercurio) V= 0.2 a 65 ml.No suelen diluirse

Se analizan mas que todo con fuentes de mercurio recurriendo a grandes volúmenes de muestra y presiones elevadas.

Se analizan con fuente laser en forma de cristal, polvo o en pastillas de KBr

Es el resultado de la naturaleza aleatoria de la luz. Su intensidad es igual a la raíz cuadrada del número de fotones detectados

incluye emisiones ópticas no deseadas y generadas por la propia muestra como la fluorescencia . Suele presentarse como una suave curvatura de la línea base y puede alcanzar enmascarar por completo las bandas raman.

RUIDOS EN ESPECTROSCOPIA RAMAN

RUIDO SHOT

RUIDO GENERADO

POR LA MUESTRA

depende del diseño específico de la instrumentación empleada en el análisis. Este tipo de ruido incluye los ruidos introducidos por el detector como el ruido térmico, el ruido de lectura.

este ruido se refiere al introducido en el proceso de digitalización de la señal de salida del detector.

RUIDOS EN ESPECTROSCOPIA RAMAN

GENERADO POR INSTRUMENTACION

COMPUTACIONAL

De todos los posibles ruidos que se pueden encontrar

en un espectro , los mas habituales son el ruido shot, el cósmico y la fluorescencia

APLICACIONES DE LA ESPECTROSCOPIA

RAMANCompuestos inorgánicos.

Compuestos orgánicos.

Moléculas biológicas.

Enlaces metal- ligandos: 100 to 700 cm-1 (composición e identificación de distintas fases en minerales, semiconductores)

Grupos funcionales, sensible a la geometría y ambiente (monitoreo de reacciones, polímeros, colorantes)

Muestras pequeñas, mínima sensibilidad hacia la diferencia con el agua, detalle espectral, sensibilidad conformacional y ambiental (proteínas, composición intra-celular)

Análisis cuantitativo: no es fácil

An

álisis

cu

alita

tivo

Preparación de la muestra In-situ en tiempo real No destructivo ni intrusivo Soluciones acuosas Ventanas de vidrio y fibras Muestras solidad, liquidas y gases,

transparentes u opacas y de cualquier tamaño

Espectros con buena resolución Intervalo espectral accesible amplio Altas y bajas temperaturas

Ventajas de la espectroscopia raman

Desventajas Baja sección eficaz

raman