12.3 : Espectroscopia Molecular: Absorción y Emisión.

Las moléculas poseen niveles de energía discretos llamados estados cuánticos. A diferencia de los átomos, que tienen niveles de energía más simples, las moléculas poseen niveles de energía rotacional y vibracional adicionales. Cada nivel de energía está separado por un espacio de energía, y los espacios entre los niveles electrónicos, vibracionales y rotacionales adyacentes varían significativamente. Los tres tipos de niveles de energía en una molécula diatómica se muestran en la Figura 1.

Figura 1: Los tres tipos de niveles de energía en una molécula diatómica.

Una molécula puede absorber energía en forma de fotón de la radiación electromagnética y usar esa energía para excitar la molécula a un estado de energía más alto. Durante este proceso, pueden ocurrir cambios en la rotación alrededor de un enlace, la frecuencia de vibración del enlace o la transición de un electrón desde su estado basal (el estado de energía más bajo) a un estado excitado (un nivel de energía más alto). Cuando la molécula en estado excitado regresa a su estado basal, emite radiación. La energía del fotón absorbido o emitido es equivalente a la brecha energética entre los dos niveles de energía implicados en la transición. Por lo tanto, cada transición depende de la longitud de onda o frecuencia de la radiación.

Debido a las diversas magnitudes de las brechas energéticas, las longitudes de onda de la radiación absorbida durante estas transiciones difieren. Por ejemplo, la energía consumida o liberada durante la transición de una rotación específica en una molécula está en el rango de la radiación de microondas. En cambio, la energía de la radiación infrarroja corresponde a los cambios en las vibraciones de los enlaces. Además, los fotones en el rango UV-visible pueden excitar un electrón a un orbital diferente, en particular en el caso de moléculas con dobles enlaces conjugados.