Técnicas espectroscópicasen química analítica

Volumen I. Aspectos básicosy espectrometría molecular

PROYECTO EDITORIAL

BIBLIOTECA DE QUÍMICAS

Director:

Carlos Seoane PradoCatedrático de Química Orgánica

Universidad Complutense de Madrid

Técnicas espectroscópicasen química analítica

Volumen I. Aspectos básicosy espectrometría molecular

Coordinadores:

Ángel Ríos CastroCatedrático de Química Analítica

Departamento de Química Analítica y Tecnología de AlimentosUniversidad de Castilla-La Mancha (Ciudad Real)

María Cruz Moreno BondiCatedrática de Química Analítica

Departamento de Química AnalíticaUniversidad Complutense de Madrid

Bartolomé M. Simonet SuauProfesor Titular de Química AnalíticaDepartamento de Química Analítica

Universidad de Córdoba

Sociedad de Espectroscopia Aplicada (SGA)

Profesor Titular de UniversidadDepartamento de Arquitectura de computadores y automática

Facultad de Ciencias Físicas. Universidad Complutense

EDITORIALSINTESIS

© Ángel Ríos CastroMaría Cruz Moreno Bondi

Bartolomé M. Simonet Suau (coords.)

© EDITORIAL SÍNTESIS, S. A.Vallehermoso, 34. 28015 Madrid

Teléfono: 91 593 20 98http://www.sintesis.com

Depósito legal: M. 34.815-2012ISBN: 978-84-995893-0-5

ISBN obra completa: 978-84-995893-2-9

Impreso en España - Printed in Spain

Reservados todos los derechos. Está prohibido, bajo las sancionespenales y el resarcimiento civil previstos en las leyes, reproducir,registrar o transmitir esta publicación, íntegra o parcialmente, por

cualquier sistema de recuperación y por cualquier medio, sea mecánico,electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia

o cualquier otro, sin la autorización previa por escritode Editorial Síntesis, S. A.

RELACIÓN DE AUTORES ........................................................................................ 11PRÓLOGO.................................................................................................................... 13

BLOQUE I. ASPECTOS BÁSICOS DE LA ESPECTROSCOPIA ANALÍTICA

1. INTRODUCCIÓN A LA ESPECTROSCOPIA ANALÍTICA............................. 17Ángel Ríos Castro, María Cruz Moreno Bondi y Bartolomé M. Simonet SuauObjetivos ............................................................................................................. 17Glosario de términos...........................................................................................1.1. Contexto general ......................................................................................... 171.2. Terminología y definiciones básicas........................................................... 211.3. Visión general de la espectroscopia/espectrometría .................................. 221.4. Características metrológicas de la espectroscopia analítica ....................... 281.5. Validación de métodos analíticos espectroscópicos .................................. 36Resumen de los conocimientos que se deben adquirir ....................................... 47Cuestiones y ejercicios ...................................................................................... 48Seminarios .......................................................................................................... 48Trabajos prácticos sugeridos............................................................................... 49Bibliografía recomendada................................................................................... 50

2. INTERACCIONES DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICACON LA MATERIA............................................................................................. 51Alfredo Sanz Medel y María Rosario Pereiro GarcíaObjetivos ............................................................................................................. 51Glosario de términos........................................................................................... 512.1. Propiedades de la radiación electromagnética............................................ 522.2. Interacciones de la radiación electromagnética con la materia .................. 58

Índice

2.3. Diferencias entre las técnicas ópticas espectroscópicasy las no espectroscópicas ............................................................................ 87

2.4. Visión general de las técnicas espectroscópicas ......................................... 88Resumen de los conocimientos que se deben adquirir ....................................... 94Cuestiones y ejercicios ...................................................................................... 94Seminarios .......................................................................................................... 96Trabajos prácticos sugeridos............................................................................... 97Bibliografía recomendada................................................................................... 100

3. EL PROCESADO DE LA SEÑAL ESPECTROSCÓPICA................................. 103Santiago Maspoch AndrésObjetivos ............................................................................................................. 103Glosario de términos........................................................................................... 1033.1. La señal analítica espectroscópica .............................................................. 1043.2. Relación señal/ruido ................................................................................... 1053.3. Espectroscopia de derivadas ....................................................................... 1133.4. Aplicaciones al análisis cualitativo............................................................. 1173.5. Aplicaciones al análisis cuantitativo........................................................... 1253.6. Introducción a sistemas dinámicos ............................................................. 1413.7. Sistemas multidimensionales...................................................................... 1433.8. Imágenes hiperespectrales ......................................................................... 144Resumen de los conocimientos que se deben adquirir ....................................... 146Cuestiones y ejercicios ...................................................................................... 147Seminarios .......................................................................................................... 148Trabajos prácticos sugeridos............................................................................... 148Bibliografía recomendada................................................................................... 151

4. ESPECTROSCOPIA DE FOTONES: TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS...... 153Ángel Ríos Castro, María Cruz Moreno Bondi y Bartolomé M. Simonet SuauObjetivos ............................................................................................................. 153Glosario de términos........................................................................................... 1534.1. Características de las técnicas analíticas espectroscópicas......................... 1544.2. Clasificación de las técnicas espectroscópicas ........................................... 1584.3. Instrumentación general ............................................................................. 1594.4. Medición de la interacción de los fotones con la materia........................... 1634.5. Aspectos cualitativos y cuantitativos de las técnicas espectroscópicas ...... 164Resumen de los conocimientos que se deben adquirir ....................................... 166Cuestiones y ejercicios ...................................................................................... 166Seminarios .......................................................................................................... 167Bibliografía recomendada .................................................................................. 167

TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS EN QUÍMICA ANALÍTICA. VOLUMEN I6

5. TÉCNICAS ÓPTICAS NO ESPECTROSCÓPICAS .......................................... 169Ángel Ríos Castro, María Cruz Moreno Bondi y Bartolomé M. Simonet SuauObjetivos ............................................................................................................. 169Glosario de términos........................................................................................... 1695.1. Fundamentos de las técnicas ópticas no espectroscópicas ......................... 1705.2. Clasificación de las técnicas ópticas no espectroscópicas.......................... 1725.3. Técnicas basadas en el cambio de la dirección de la radiación .................. 1735.4. Técnicas basadas en la modificación de la intensidad de la radiación ....... 1935.5. Técnicas basadas en el cambio de la amplitud de los vectores

electromagnéticos de la radiación............................................................... 202Resumen de los conocimientos que se deben adquirir ....................................... 216Cuestiones y ejercicios ...................................................................................... 216Seminarios .......................................................................................................... 217Trabajos prácticos sugeridos............................................................................... 217Bibliografía recomendada................................................................................... 222

BLOQUE II. ESPECTROSCOPIA DE FOTONES MOLECULAR

6. ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN MOLECULAR UV-VISIBLE ............. 225Ángel Ríos Castro, María Cruz Moreno Bondi y Bartolomé M. Simonet SuauObjetivos ............................................................................................................. 225Glosario de términos........................................................................................... 2256.1. Fundamentos de la absorción molecular..................................................... 2266.2. Especies absorbentes .................................................................................. 2316.3. Ley de Lambert-Beer.................................................................................. 2386.4. Instrumentación y su calibración................................................................ 2476.5. Aplicaciones analíticas ............................................................................... 2576.6. Desarrollos recientes................................................................................... 272Resumen de los conocimientos que se deben adquirir ....................................... 277Cuestiones y ejercicios ...................................................................................... 278Seminarios .......................................................................................................... 282Trabajos prácticos sugeridos............................................................................... 283Bibliografía recomendada................................................................................... 286

7. ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN MOLECULAR EN EL INFRARROJO.. 287Miguel de la Guardia Cirugeda y Salvador Garrigues MateoObjetivos ............................................................................................................. 287Glosario de términos........................................................................................... 2877.1. Fundamentos............................................................................................... 2887.2. Instrumentación .......................................................................................... 2937.3. Modos de medida y preparación de muestras............................................. 301

7ÍNDICE

7.4. Procesamiento de los espectros .................................................................. 3107.5. Aplicaciones ............................................................................................... 314Resumen de los conocimientos que se deben adquirir ....................................... 316Cuestiones y ejercicios ...................................................................................... 317Seminarios .......................................................................................................... 317Trabajos prácticos sugeridos............................................................................... 322Bibliografía recomendada................................................................................... 327

8. ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN MOLECULAREN RADIOFRECUENCIAS: RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR........ 329Ángel Ríos Castro y Mohammed ZougaghObjetivos ............................................................................................................. 329Glosario de términos........................................................................................... 3298.1. Introducción................................................................................................ 3308.2. Aspectos teóricos y fundamentos de las técnicas de resonancia ................ 3338.3. Componentes básicos de un espectrómetro de RMN ................................. 3538.4. Espectroscopia RMN de otros núcleos distintos del protón ....................... 3598.5. Espectroscopia RMN del carbono-13......................................................... 3608.6. Aplicaciones analíticas ............................................................................... 361Resumen de los conocimientos que se deben adquirir ....................................... 363Cuestiones y ejercicios ...................................................................................... 363Seminarios .......................................................................................................... 364Trabajos prácticos sugeridos............................................................................... 366Bibliografía recomendada................................................................................... 368

9. ESPECTROSCOPIA DE EMISIÓN MOLECULAR .......................................... 369Agustina Gómez HensObjetivos ............................................................................................................. 369Glosario de términos........................................................................................... 3699.1. Fundamentos de la emisión molecular ....................................................... 3709.2. Clasificación de las técnicas espectroscópicas de emisión molecular........ 3729.3. Instrumentación .......................................................................................... 3749.4. Técnicas fotoluminiscentes: fluorimetría y fosforimetría........................... 3809.5. Técnicas quimioluminiscentes.................................................................... 4139.6. Aplicaciones generales de la espectroscopia de emisión molecular........... 420Resumen de los conocimientos que se deben adquirir ....................................... 425Cuestiones y ejercicios ...................................................................................... 425Seminarios .......................................................................................................... 426Trabajos prácticos sugeridos............................................................................... 427Bibliografía recomendada................................................................................... 434

TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS EN QUÍMICA ANALÍTICA. VOLUMEN I8

10. ESPECTROSCOPIA DE DISPERSIÓN RAMAN.............................................. 437Miguel de la Guardia Cirugeda y Salvador Garrigues MateoObjetivos ............................................................................................................... 437Glosario de términos............................................................................................. 43710.1. Fundamentos............................................................................................... 43810.2. Instrumentación .......................................................................................... 44010.3. Modos de medida y preparación de las muestras ....................................... 44510.4. Aplicaciones ............................................................................................... 453Resumen de los conocimientos que se deben adquirir ......................................... 456Cuestiones y ejercicios ........................................................................................ 456Seminarios ............................................................................................................ 457Trabajos prácticos sugeridos................................................................................. 457Bibliografía recomendada..................................................................................... 458

9ÍNDICE

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RELACIÓN DE AUTORES

Salvador Garrigues Mateo

Universidad de Valencia

Agustina Gómez Hens

Universidad de Córdoba

Miguel de la Guardia Cirugeda

Universidad de Valencia

Santiago Maspoch Andrés

Universidad Autónoma de Barcelona

María Cruz Moreno Bondi

Universidad Complutense de Madrid

M.ª Rosario Pereiro García

Universidad de Oviedo

Ángel Ríos Castro

Universidad de Castilla-La Mancha

Alfredo Sanz Medel

Universidad de Oviedo

Bartolomé M. Simonet Suau

Universidad de Córdoba

Mohammed Zougagh

Parque Científico y Tecnológico de Albacete

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