Espectroscopía Electrónica y Transiciones Electrónicas

La idea de que un gas está formado por muchas partículas pequeñas que chocan entre sí y con las paredes del contenedor, explicando así conceptos como la presión.

Un método matemático que usa la probabilidad para analizar el comportamiento de un gran número de partículas, como en un gas.

La energía cinética promedio de todas las moléculas de un gas depende directamente de la temperatura del gas.

La rama de la química que estudia la estructura interna de las moléculas, incluyendo la disposición de los átomos y los enlaces entre ellos.

Un enlace químico formado por el compartimiento de electrones entre dos átomos.

El modelo de estructura molecular donde los átomos de carbono se encuentran en los vértices de un tetraedro, con ángulos de enlace de aproximadamente 109.5 grados

Una partícula subatómica con carga negativa que juega un papel crucial en la formación de enlaces químicos.

La aplicación de los principios de la mecánica cuántica para comprender la estructura molecular y el comportamiento de las sustancias.

El estudio de cómo la radiación interactúa con la materia a nivel de los electrones. Se basa en la absorción o emisión de fotones por los electrones, lo que da como resultado transiciones entre niveles de energía electrónica.

Un cambio en la distribución de los electrones en un átomo o molécula. Implica que los electrones absorben o emiten energía y cambian a un nivel de energía diferente.

El momento dipolar de una molécula cambia durante una transición electrónica. En la espectroscopia electrónica, solo las transiciones que involucran un cambio en el momento dipolar interactúan fuertemente con la radiación electromagnética.

En la espectroscopia electrónica, los niveles de energía electrónicos se representan diagramáticamente. Estos diagramas muestran las diferentes configuraciones electrónicas posibles y las transiciones que ocurren cuando los electrones absorben o emiten fotones.

Es una herramienta muy útil para estudiar la estructura atómica y molecular, la composición de las sustancias y la dinámica de las reacciones químicas. Proporciona información detallada sobre la distribución de electrones y la energía de los niveles electrónicos.

El estudio de la interacción de la radiación electromagnética con la materia, proporcionando información sobre la estructura, la dinámica y las propiedades de las moléculas y los átomos.

El rango de frecuencia del espectro electromagnético en el que se observa la interacción de la radiación electromagnética con la materia.

La absorción o emisión de fotones por moléculas en el espectro de frecuencias de radiofrecuencia debido a cambios en la orientación de los momentos dipolares magnéticos nucleares.

La absorción o emisión de fotones por moléculas en el espectro de microonda debido a transiciones entre estados rotacionales.

La absorción o emisión de fotones por moléculas en el espectro de infrarrojo debido a transiciones entre estados vibracionales.

Proceso en el que la energía de un fotón es transferida a una molécula sin que se produzca una transición electrónica.

Proceso en el que la energía de un fotón se transforma en calor, resultando en la desactivación vibracional de una molécula.

Proceso en el que una especie excitada emite un fotón de energía específica para relajarse a un estado energético inferior.

Proceso en el que una especie excitada emite un fotón de energía específica debido a un cambio en su campo electromagnético.

En el tratamiento semiclásico de la interacción radiación-materia, la radiación electromagnética se considera como un fenómeno clásico, con naturaleza ondulatoria, mientras que se considera a la materia como un sistema cuántico.

Los estados estacionarios son estados cuánticos de un sistema que no cambian con el tiempo. Se representan con letras como 'm' o 'n'.

El proceso de transición entre estados estacionarios es un proceso no estacionario, ya que implica un cambio en el tiempo y se describe mediante la Ec. de Schrödinger dependiente del tiempo.

La Ec. de Schrödinger dependiente del tiempo describe la evolución temporal de un sistema cuántico.

Cuando el sistema cuántico es irradiado, se produce una perturbación temporal que se incluye en el hamiltoniano del sistema, la cual se considera pequeña y se representa como Ĥint(t).

Cuando una molécula en un estado estacionario 'm' es irradiada, hay una cierta probabilidad de que se produzca una transición a otro estado estacionario 'n' en un tiempo 't'.

El tratamiento semiclásico supone que la interacción entre la radiación electromagnética y la materia genera una perturbación temporal en el sistema atómico.

La probabilidad de encontrar un sistema en un estado específico se obtiene elevando al cuadrado el módulo del coeficiente del estado en el momento dado.

La probabilidad de transición se calcula elevando al cuadrado el módulo del coeficiente del estado final en el momento dado.

La teoría de perturbaciones dependiente del tiempo es un método matemático que permite obtener los coeficientes dependientes del tiempo de los estados del sistema, considerando una perturbación temporal en el Hamiltoniano.

La integral de la interacción entre la perturbación y las funciones de onda de los estados inicial y final, multiplicada por una exponencial compleja que depende de la diferencia de energía entre los estados, proporciona el coeficiente del estado final, que representa la probabilidad de transición.

El Hamiltoniano del sistema se divide en el Hamiltoniano no perturbado y la perturbación, que representa la interacción con la radiación.

Los coeficientes obtenidos de la teoría de perturbaciones dependiente del tiempo representan la probabilidad de transición entre los estados del sistema debido a la interacción con el campo radiativo.

El tiempo es una variable importante para analizar la interacción entre la radiación y la materia, ya que la probabilidad de transición depende del tiempo de interacción, lo que permite determinar cuándo ocurren las transiciones.

La aproximación de campo débil en la interacción radiación-materia asume que el campo eléctrico de la radiación es pequeño, lo que implica que la probabilidad de encontrar a la partícula en su estado inicial apenas cambia debido a la interacción con el campo. Esto significa que la población del estado inicial permanece prácticamente constante durante el tiempo de interacción.

Cuando la interacción radiación-materia se produce con un campo eléctrico fuerte, la aproximación de campo débil falla. Esto se debe a que la alta potencia de la radiación puede causar cambios significativos en la población del estado inicial, ya que la probabilidad de transición se vuelve dependiente del tiempo.

En la interacción radiación-materia, existen dos tipos de procesos: resonantes y no resonantes. En los procesos resonantes, la energía del fotón incidente coincide con la diferencia de energía entre dos niveles de energía del sistema, lo que provoca la transición de la partícula a un estado excitado. En los procesos no resonantes, la energía del fotón no coincide con la diferencia de energía entre los niveles y la partícula puede dispersar el fotón.

Los coeficientes de Einstein son un conjunto de constantes que describen la probabilidad de absorción, emisión espontánea y emisión inducida de radiación por parte de un átomo o molécula. Estos coeficientes son fundamentales para entender los procesos de interacción radiación-materia.