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[[Archivo:Osiris-Rex_Ovirs_gsfc_20150619_2015-12655_019-023.jpg|miniaturadeimagen| El instrumento OVIRS de la sonda Osiris-REx es un espectrómetro visible e infrarrojo ]]{{VT|Espectroscopia|l1=Espectroscopia}}
La '''espectroscopiaespectroscopía infrarroja''' ('''espectroscopiaespectroscopía''' '''IR''' o '''espectroscopiaespectroscopía''' '''vibracional''') implicaes la medida de la interacción de la radiación [[Radiación infrarroja|infrarroja]] con la [[materia]]. Cubrepor una gama[[Espectroscopia de técnicasabsorción|absorción]], en[[Espectro sude mayoríaemisión|emisión]] basadas eno [[espectroscopiaReflexión de absorción(física)|reflexión]]. AlSe igualutiliza quepara conestudiar todas las técnicas espectroscópicas, se puede utilizar parae identificar y estudiar [[Sustancia química|sustancias químicas]]. Laso muestras[[Grupo puedenfuncional|grupos serfuncionales]] en sólidasforma sólida, líquidaslíquida o gaseosasgaseosa. El método o la técnica de la espectroscopiaespectroscopía infrarroja se realiza con un instrumento llamado '''espectrómetro infrarrojo''' (o espectrofotómetro) paraque producirproduce un '''espectro infrarrojo'''. Un espectro de IRinfrarrojos se puede visualizar en un gráfico de la [[Absorbancia|absorbancia de]] luz infrarroja (o [[transmitancia]]) de luz infrarroja en el eje vertical enfrente función dea la frecuencia o la longitud de onda en el eje horizontal. Las [[Unidad de medida|unidades]] típicas de frecuencia utilizadas en los espectros IRde infrarrojos son [[Longitud recíproca|centímetros recíprocos]] (a veces llamados [[Número de onda|números de onda]]), con el símbolo cm <sup>-1</sup>. Las unidades de longitud de onda IR se suelendan darcomúnmente en [[Micrómetro (unidad de longitud)|micrómetros]] (antes llamados "micrones"), símbolo μm, que están relacionados con los números de onda de forma [[Inverso multiplicativo|recíproca]]. Un instrumento de laboratorio común que utiliza esta técnica es unaun [[espectrómetro]] de [[Espectrofotómetro de transformada de Fourier|transformada de Fourier infrarroja]] (FTIR) [[espectrómetro]]. ElLa IR bidimensional también es posible como se explica a continuación.
La porción infrarroja del [[espectro electromagnético]] generalmente se divide generalmente en tres regiones; el infrarrojoinfrarrojos [[Espectroscopia del infrarrojo cercano|cercanocercanos]] , mediomedios y [[Infrarrojo lejano|lejanos]], llamadollamada así por su relación con el espectro visible. LaEl energíainfrarrojo máscercano cercanade almayor IRenergía, aproximadamente 14000–4000 cm<sup>−1</sup> (0.,7–2.,5 μm de longitud de onda (μm) puede excitar modos de [[SobretonoVibración molecular|provocarvibraciones moleculares]] vibraciones [[armónicoBanda entonada|armónicasarmónicos]] o combinados. El infrarrojo medio, aproximadamente 4000–400 cm<sup>−1</sup> (2.5–25 ,5-25 μm) se puedeutiliza utilizargeneralmente para estudiar las vibraciones fundamentales y la estructura [[Rotational-vibrationalEspectroscopía spectroscopyrotacional vibracional|rotacional-vibratoria]] asociada. El infrarrojo lejano, aproximadamente 400-10 cm<sup>−1</sup> (25–1000 25-1000 μm), quetiene sebaja encuentraenergía adyacentey apuede usarse para [[Espectroscopia rotacional|espectroscopía rotacional]] y vibraciones de baja frecuencia. La región de 2-130 cm<sup>−1</sup>, que bordea la región de [[microondas]], tienese pocaconsidera energíala yregión sede [[Radiación de terahercios|terahercios]] y puede utilizarsondear paravibraciones [[Rotationalintermoleculares. <ref>{{Cita publicación|título=Terahertz pulsed spectroscopy and imaging in the pharmaceutical setting--a review|espectroscopiafecha=February de2007|publicación=The rotación]]Journal of Pharmacy and Pharmacology|volumen=59|número=2|páginas=209–23|doi=10.1211/jpp.59.2.0008|pmid=17270075}}</ref> Los nombres y clasificaciones de estas subregiones son convenciones, y se basan únicamentesolo vagamente en las propiedades moleculares o electromagnéticas relativas.
== Teoría ==
[[Archivo:Bromomethane.gif|miniaturadeimagen|250px|left| Animación 3D del estiramiento simétrico de los enlaces C – H de [[Bromuro de metilo|bromometano.]] ]]
La espectroscopia infrarroja explotaaprovecha el hecho de que las moléculas absorben las frecuencias que son características de su [[Estructura química|estructura]]. Estas absorciones ocurrense enproducen a [[Resonancia (mecánica)|frecuencias de resonanciaresonantes]], es decir, la frecuencia de la radiación absorbida coincide con la frecuencia de vibraciónvibratoria. Las energías se ven afectadas por la forma de las [[Superficie de energía potencial|superficies de energía potencial]] molecular, las masas de los átomos y el [[acoplamiento vibrónico]] asociado.
En particular, en las aproximaciones de [[Aproximación de Born-Oppenheimer|Born-Oppenheimer]] y las armónicas, es decir, cuando el [[hamiltoniano molecular]] correspondiente al [[Estado fundamental (física)|estado fundamental]] electrónico se puede aproximaraproximarse mediante un [[Oscilador armónico cuántico|oscilador armónico]] en la vecindad de la [[Geometría molecular|geometría molecular de]] de equilibrio, las frecuencias resonantesde seresonancia están asocianasociadas con los [[Modo normal|modos normales]] correspondientesde vibración correspondiente a Lala superficie de energía potencial del estado fundamental de la electrónicaelectrónico molecular. Las frecuencias de resonancia también están relacionadas con la fuerza del enlace y la [[Masa atómica|masa de los átomos]] en cada extremo del mismo. Por lo tanto, la frecuencia de las vibraciones está asociada con un modo de movimiento normal particular y un tipo de enlace particular.
=== Número de modos vibracionales ===
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Para que un modo de vibraciónvibratorio en una muestra estésea ''"IR activo",'' debe asociarseestar asociado con cambios en el momento del dipolodipolar. No es necesario un dipolo permanente, ya que la regla solo requiere solo un cambio en el momento deldipolar. dipolo.<ref>{{Cita libro|apellidos=Paula|nombre=Peter W|apellidos=Atkins, |nombre2=Julio|apellidos2=de dePaula|título=Elements of physical chemistry|url=https://archive.org/details/elementsphysical00atki|fecha=2009|editorial=Oxford U.P|ubicación=Oxford|isbn=978-0-19-922672-6|ubicaciónpáginas=Oxford459|edición=5th|páginas=[https://archive.org/details/elementsphysical00atki/page/n480 459]}}</ref> Una molécula puede vibrar de muchas maneras, y cada una de ellas se denomina ''modo vibracional.'' Para moléculas con N número de átomos, las moléculas lineales tienen 3N - 5 grados de modos de vibración, mientras que las moléculas no lineales tienen 3N - 6 grados de modos de vibración (también llamados grados de libertad de vibración). Como ejemplo, [[Molécula de agua|H<sub>2</sub>O]], una molécula no lineal, tendrá 3 × 3 - 6 = 3 grados de libertad vibratoria, o modos.
Una molécula puede vibrar de muchas formas, y cada una de ellas se denomina ''modo vibratorio.'' Para moléculas con N número de átomos, las moléculas lineales tienen 3N - 5 grados de modos vibracionales, mientras que las moléculas no lineales tienen 3N - 6 grados de modos vibracionales (también llamados grados de libertad vibracionales). Como ejemplo, el [[Molécula de agua|H<sub>2</sub>O]], una molécula no lineal, tendrá 3 × 3 - 6 = 3 grados de libertad vibratoria o modos.
Las [[Molécula diatómica|moléculas diatómicas]] simples tienen un solo enlace y una sola banda vibracional. Si la molécula es simétrica, por ejemplo N<sub>2</sub>, la banda no se observa en el espectro IR, sino solo en el [[Espectroscopia Raman|espectro Raman]]. Moléculas diatómicas asimétricas, p. ej. [[Monóxido de carbono|CO]], absorbe en el espectro IR. Las moléculas más complejas tienen muchos enlaces, y sus espectros vibracionales son, en consecuencia, más complejos, es decir, las moléculas grandes tienen muchos picos en sus espectros IR. ▼
▲Las [[Molécula diatómica|moléculas diatómicas]] simples tienen un solo un enlace y unasolo solauna banda vibracionalvibratoria. Si la molécula es simétrica, por ejemplo , N<sub>2</sub>, la banda no se observa en el espectro IR, sino solo en el [[Espectroscopia Raman|espectro Raman]]. Moléculas diatómicas asimétricas, p.por ej.ejemplo el [[Monóxido de carbono|CO]], se absorbe en el espectro IR. Las moléculas más complejas tienen muchos enlaces , y sus espectros vibracionales son , en consecuencia,correspondientemente más complejos, es decir, las moléculas grandes tienen muchos picos en sus espectros IR.
Los átomos en un grupo CH<sub>2</sub>X<sub>2</sub>, que se encuentran comúnmente en [[Compuesto orgánico|compuestos orgánicos]] y donde X puede representar cualquier otro átomo, pueden vibrar de nueve formas diferentes. Seis de estas vibraciones implican solo el [[Metileno|CH<sub>2</sub>]] parte: '''estiramiento simétrico y antisimétrico''', '''de tijera,''' '''balanceo''', '''meneando''' y '''retorciendo,''' como se muestra a continuación. Las estructuras que no tienen los dos grupos X adicionales conectados tienen menos modos porque algunos modos están definidos por relaciones específicas con esos otros grupos adjuntos. Por ejemplo, en el agua, los modos de balanceo, movimiento y torsión no existen porque estos tipos de movimientos de la H representan una rotación simple de toda la molécula en lugar de vibraciones dentro de ella. ▼
▲Los átomos ende un grupo CH<sub>2</sub>X<sub>2</sub>, que se encuentran comúnmente en [[Compuesto orgánico|compuestos orgánicos]] y donde X puede representar cualquier otro átomo, pueden vibrar de nueve formas diferentes. Seis de estas vibraciones implicaninvolucran solo ella porción de [[ Metilenogrupo metileno|CH<sub>2</sub>]] parte: dos modos de '''estiramiento ''' (ν): '''simétrico ''' (ν<sub>s</sub>) y '''antisimétrico''' , (ν<sub>as</sub>); y cuatro modos de ''' deflexión''': '''tijera ,''' (δ), '''balanceo''' (ρ), ''' meneandomeneo''' (ω) y ''' retorciendo,torsión''' (τ), como se muestra a continuación. Las estructuras que no tienen los dos grupos X adicionales conectadosadjuntos tienen menos modos porque algunos modos están definidos por relaciones específicas con esos otros grupos adjuntos. Por ejemplo, en el agua, los modos de balanceo, movimientomeneo y torsión no existen porque estos tipos de movimientos de lalos átomos de H representan una rotación simple rotación de toda la molécula en lugar de vibraciones dentro de ella. En el caso de moléculas más complejas, también pueden estar presentes modos vibracionales '''fuera del plano''' (γ). <ref>{{Cita libro|nombre=Bernhard|apellidos=Schrader|título=Infrared and Raman Spectroscopy: Methods and Applications|fecha=1995|editorial=VCH, Weinheim|ubicación=New York|isbn=978-3-527-26446-9|páginas=787}}</ref>
Estas cifras no representan el "[[retroceso]]" de los átomos de [[Carbono|C]], que, aunque necesariamente están presentes para equilibrar los movimientos generales de la molécula, son mucho más pequeños que los movimientos de los átomos de [[Hidrógeno|H]] más ligeros. ▼
▲Estas cifrasfiguras no representan el "[[retroceso]]" de los átomos de [[Carbono|C]], que, aunque necesariamente están necesariamente presentes para equilibrar los movimientos generales de la molécula, son mucho más pequeños que los movimientos de los átomos de [[Hidrógeno|H]] más ligeros.
=== Efectos especiales ===
Las bandas de IR más simples y más importantes o ''fundamentales'' surgen de las excitaciones de los modos normales, las distorsiones más simples de la molécula, deldesde el [[Estado fundamental (física)|estado fundamental]] con [[Vibración molecular|número cuántico vibracionalvibratorio]] v = 0 alhasta el primer [[estado excitado]] con número cuántico vibratorio v = 1. En algunos casos, se observan [[Banda entonada|bandas]] armónicas. Una banda de armónicosarmónica surge de la absorción de un fotón que conduce a una transición directa desde eldel estado fundamental al segundo estado vibracionalvibratorio excitado (v = 2). DichaTal banda aparece aproximadamente al doble de la energía de la banda fundamental para el mismo modo normal. Algunas excitaciones, los llamados ''modos de combinación'' , implican la excitación simultánea de más de un modo normal. El fenómeno de la [[resonancia de Fermi]] puede surgir cuando dos modos son similares en energía; La resonancia de Fermi produceda como resultado un cambio inesperado en la energía y la intensidad de las bandas, etc.
== Espectroscopia IR práctica ==
El espectro infrarrojo de una muestra se registra al pasarpasando un haz de luz infrarroja a través de la muestra. Cuando la frecuencia del IR es la misma que la frecuencia de vibraciónvibratoria de un enlace o colección de enlaces, se produce la absorción. El examen de la luz transmitida revela cuánta energía fuese absorbidaabsorbió en cada frecuencia (o longitud de onda). Esta medición se puede lograr al escanearescaneando el rango de longitud de onda utilizandousando un [[monocromador]]. Alternativamente, se mide todo el rango de longitud de onda se mide utilizandousando un instrumento de [[transformada de Fourier]] y luego se genera un espectro de [[transmitancia]] o [[absorbancia]] utilizandousando un procedimiento dedicado.
Esta técnica se usa comúnmente para analizar muestras con [[Enlace covalente|enlaces covalentes]]. Los espectros simples se obtienen a partir de muestras con pocos enlaces activos de IR y altos niveles de pureza. EstructurasLas estructuras moleculares más complejas conducen a más bandas de absorción y espectros más complejos.
[[Archivo:SolnIRcell.jpg|miniaturadeimagen| Celda de solución IR típica. Las ventanas son CaF<sub>2</sub> . ]]
=== Preparación de la muestra ===
Las muestras gaseosas requieren una célula de muestra con una larga [[Pathlength|trayectoria]] para compensar la dilución. La longitud del camino de la celda de muestra depende de la concentración del compuesto de interés. Un simple tubo de vidrio con una longitud de 5 a 10. Los cm equipados con ventanas infrarrojas transparentes en ambos extremos del tubo se pueden usar para concentraciones de hasta varios cientos de ppm. Las concentraciones de gas de muestra muy por debajo de ppm se pueden medir con una [[White cell (spectroscopy)|celda blanca]] en la cual la luz infrarroja es guiada con espejos para viajar a través del gas. Las celdas de White están disponibles con longitud de trayectoria óptica desde 0,5 m hasta cien metros. ▼
==== Muestras gaseosas ====
Las muestras líquidas pueden emparedarse entre dos placas de una sal (comúnmente [[cloruro de sodio]] o sal común, aunque también se usan otras sales como [[Bromuro de potasio|el bromuro de potasio]] o [[Fluoruro de calcio|el fluoruro de calcio]]).<ref name="Har">{{Cita libro|apellidos=Laurence M. Harwood|título=Experimental organic chemistry: Principles and Practice|fecha=1989|editorial=Wiley-Blackwell|isbn=978-0-632-02017-1|edición=Illustrated|página=[https://archive.org/details/experimentalorga00harw/page/292 292]|apellidos2=Christopher J. Moody|url=https://archive.org/details/experimentalorga00harw/page/292}}</ref> Las placas son transparentes a la luz infrarroja y no introducen ninguna línea en los espectros. ▼▲Las muestras gaseosas requieren una célulacelda de muestra con una larga [[ PathlengthCamino óptico|trayectoria]] larga para compensar la dilución. La longitud delde la caminoruta de la celda de muestra depende de la concentración del compuesto de interés. Un simple tubo de vidrio simple con una longitud de 5 a 10 . Los cm equipadosequipado con ventanas infrarrojas transparentes en ambos extremos del tubo se puedenpuede usarutilizar para concentraciones de hasta varios cientos de ppm. Las concentraciones de gas de muestra muymenor pora debajo de1 ppm se pueden medir con una [[ WhiteGlóbulos cellblancos ( spectroscopyespectroscopia)|celda blancade White]] en la cualque la luz infrarroja es guiada con espejos para viajar a través del gas. Las celdas de White están disponibles con una longitud de trayectoria óptica desde 0,5 m hasta cien metros.
==== Muestras líquidas ====
Las muestras sólidas se pueden preparar de varias maneras. Un método común es triturar la muestra con un agente aceitoso (generalmente aceite mineral [[Nujol]]). Una fina película del mull se aplica sobre placas de sal y se mide. El segundo método es moler una cantidad de la muestra con una sal especialmente purificada (generalmente [[bromuro de potasio]]) finamente (para eliminar los efectos de dispersión de los cristales grandes). Esta mezcla de polvo se presiona luego en una prensa mecánica para formar un gránulo translúcido a través del cual puede pasar el haz del espectrómetro.<ref name="Har">{{Cita libro|apellidos=Laurence M. Harwood|título=Experimental organic chemistry: Principles and Practice|fecha=1989|editorial=Wiley-Blackwell|isbn=978-0-632-02017-1|edición=Illustrated|página=[https://archive.org/details/experimentalorga00harw/page/292 292]|apellidos2=Christopher J. Moody|url=https://archive.org/details/experimentalorga00harw/page/292}}</ref> Una tercera técnica es la técnica de "película fundida", que se utiliza principalmente para materiales poliméricos. La muestra se disuelve primero en un disolvente adecuado, no higroscópico. Una gota de esta solución se deposita en la superficie de las células KBr o NaCl. La solución se evapora luego a sequedad y la película formada en la celda se analiza directamente. El cuidado es importante para asegurar que la película no sea demasiado gruesa, de lo contrario la luz no puede pasar. Esta técnica es adecuada para el análisis cualitativo. El método final es usar [[Microtomo|microtomía]] para cortar una capa delgada (20–100 µm) película de una muestra sólida. Esta es una de las formas más importantes de analizar productos plásticos fallidos, por ejemplo, porque se preserva la integridad del sólido. ▼▲Las muestras líquidas se pueden emparedarseintercalar entre dos placas de una sal (comúnmente [[cloruro de sodio]] o sal común, aunque también se usan varias otras sales , como [[ Bromuro de potasio|el bromuro de potasio]] o [[ Fluoruro de calcio|el fluoruro de calcio]]).<ref name=" HarHar3">{{Cita libro| apellidosnombre=Laurence M. |apellidos=Harwood |nombre2=Christopher J.|apellidos2=Moody|título=Experimental organic chemistry: Principles and Practice |fecha=1989|editorial=Wiley-Blackwell|isbn=978-0-632-02017-1|edición=Illustrated|página=[https://archive.org/details/experimentalorga00harw/page/292 292]| apellidos2isbn= Christopher J. Moody978-0-632-02017-1|fecha=1989|editorial=Wiley-Blackwell|url=https://archive.org/details/experimentalorga00harw/page/292}}</ref> Las placas son transparentes a la luz infrarroja y no introducen ninguna línealíneas en los espectros.
==== Muestras sólidas ====
En [[Photoacoustic spectroscopy|la espectroscopia fotoacústica]], la necesidad de tratamiento de la muestra es mínima. La muestra, líquida o sólida, se coloca en la copa de muestra que se inserta en la celda fotoacústica que luego se sella para la medición. La muestra puede ser una pieza sólida, polvo o básicamente en cualquier forma para la medición. Por ejemplo, se puede insertar un trozo de roca en la copa de muestra y medir el espectro a partir de ella. ▼▲Las muestras sólidas se pueden preparar de variasdiversas manerasformas. Un método común es triturar la muestra con un agente triturador aceitoso (generalmente aceite mineral [[Nujol]]). UnaSe aplica una fina película delde [[mull se aplica]] sobre placas de sal y se mide. El segundo método esconsiste en moler finamente una cantidad de la muestra con una sal especialmente purificada (generalmente [[bromuro de potasio]]) finamente (para eliminar los efectos de dispersión de los cristales grandes). Esta mezcla de polvo se presionaprensa luego en una [[prensa mecánica|prensa]] mecánica para formar ununa gránulopastilla translúcidotranslúcida a través delde la cual puede pasar el haz del espectrómetro. <ref name=" HarHar2">{{Cita libro| apellidosnombre=Laurence M. |apellidos=Harwood |nombre2=Christopher J.|apellidos2=Moody|título=Experimental organic chemistry: Principles and Practice |fecha=1989|editorial=Wiley-Blackwell|isbn=978-0-632-02017-1|edición=Illustrated|página=[https://archive.org/details/experimentalorga00harw/page/292 292]| apellidos2isbn= Christopher J. Moody978-0-632-02017-1|fecha=1989|editorial=Wiley-Blackwell|url=https://archive.org/details/experimentalorga00harw/page/292}}</ref> Una tercera técnica es la técnica de "película fundida", que se utiliza principalmente para materiales poliméricos. La muestra se disuelve primero en un disolvente adecuado, no [[Higroscopia|higroscópico ]]. UnaSe deposita una gota de esta solución sesobre depositala ensuperficie de la superficiecelda de las[[Bromuro célulasde potasio|KBr ]] o [[Cloruro de sodio|NaCl ]]. LaA continuación, la solución se evapora luego ahasta sequedad y la película formada en la celda se analiza directamente. ElEs cuidadoimportante estener importantecuidado para asegurarasegurarse de que la película no sea demasiado gruesa, de lo contrario la luz no puede pasar. Esta técnica es adecuada para el análisis cualitativocualitativos. El último método finalconsiste esen usarutilizar una [[Microtomo|microtomía]] para cortar una capapelícula delgada ( 20–10020-100 µmμm) película de una muestra sólida. Esta es una de las formas más importantes de analizar productos plásticos fallidosdefectuosos, por ejemplo, porque se preservaconserva la integridad del sólido .
▲En [[ PhotoacousticEspectroscopía spectroscopyfotoacústica| la espectroscopia fotoacústica ,]] , la necesidad de tratamiento de la muestra es mínima. La muestra, líquida o sólida, se coloca en la copa de muestra que se inserta en la celda fotoacústica que luego se sella para la medición. La muestra puede ser una pieza sólida, en polvo o básicamente en cualquier forma para la medición. Por ejemplo, se puede insertar un trozo de roca en la copa de muestra y medir el espectro a partir de ella.
=== Comparando con una referencia ===
[[Archivo:IR_spectroscopy_apparatus.svg|miniaturadeimagen|400x400px| Esquema de un espectrómetro de absorción de dos haces. Se produce un haz de luz infrarroja, se pasa a través de un [[Interferometría|interferómetro]] (no se muestra) y luego se divide en dos haces separados. Uno pasa a través de la muestra, el otro pasa a través de una referencia. Ambos haces se reflejan hacia un detector, sin embargo, primero pasan a través de un divisor, que alterna rápidamente cuál de los dos haces entra en el detector. Las dos señales se comparan y se obtiene una impresión. Esta configuración de "dos haces" proporciona espectros precisos incluso si la intensidad de la fuente de luz se desplaza con el tiempo. ]]
Es típico registrar el espectro tanto de la muestra como de una "referencia". Este paso controla una serie de variables, por ejemplo, un [[detector de infrarrojos]], que puedepueden afectar elal espectro. La medida de referencia permite eliminar la influencia del instrumento.
La "referencia" apropiada depende de la medición y su objetivo. La medida de referencia más simple es simplemente retirar la muestra (reemplazándola por aire). Sin embargo, a veces una referencia diferente es más útil. Por ejemplo, si la muestra es un soluto diluido disuelto en agua en un vaso de precipitadosprecipitación, entonces una buena medida de referencia podría ser medir el agua pura en el mismo vaso de precipitadosprecipitación. Entonces, la medición de referencia cancelaría no solo todas las propiedades instrumentales (como la fuente de luz que se usa), sino también las propiedades de absorción de luz y de reflexión de la luz del agua y el vaso de precipitadosprecipitación, y el resultado final solo mostraría las propiedades dedel soluto (al menos aproximadamente).
Una forma común de comparar con una referencia es secuencialmente: primero mida la referencia, luego reemplace la referencia por la muestra y mida la muestra. Esta técnica no es perfectamente confiable; siSi la lámpara de infrarrojos es un poco más brillante durante la medición de referencia, entoncesluego un atenuadorpoco demás bitstenue durante la medición de la muestra, la medición se distorsionará. Los Métodosmétodos más elaborados, como una configuración de "dos haces" (ver figura), pueden corregir estoseste tipostipo de efectos para obtenerdar resultados muy precisos. El método de [[StandardAdición de additionestándar|adición estándar]] se puede utilizar para cancelar estadísticamente estos errores.
Sin embargo, entre las diferentes técnicas basadas en la absorción que se utilizan para la detección de especies gaseosas, la [[CavityEspectroscopia ring-downde spectroscopy|la espectroscopíaanillo de reduccióncavidad|espectroscopia de cavidad de anillo]] (CRDS) se puede utilizar como un método sin calibración. El hecho de que el CRDS se basabase en las mediciones de losla tiemposvida de vidaútil de los fotones (y no en la intensidad del láser) hace que no sea innecesarionecesario pararealizar cualquierninguna calibración y comparación con una referencia. <ref>{{Cita publicación|título=Open-path cavity ring-down spectroscopy sensor for atmospheric ammonia|apellidos=Soran Shadman|nombre=Soran|apellidos2=Charles Rose|nombre2=Charles|fecha=2016|publicación=[[Applied Physics B]]|volumen=122|número=7|páginas=194|bibcode=2016ApPhB.122..194S|doi=10.1007/s00340-016-6461-5|apellidos3=Yalin|nombre3=Azer P. Yalin}}</ref>
=== FTIR ===
[[Archivo:FTIR-interferogram.svg|miniaturadeimagen| Un interferograma de una medición [[Espectrofotómetro de transformada de Fourier|FTIR]]. El eje horizontal es la posición del espejo, y el eje vertical es la cantidad de luz detectada. Estos son los "datos sin procesar" que se pueden [[Transformada de Fourier|transformar en Fourier]] para obtener el espectro real. ]]{{Artículo principal|Espectrofotómetro de transformada de Fourier|l1=Espectrofotómetro de transformada de Fourier}}
La '''espectroscopia infrarrojaespectroscopía de infrarrojos por [[transformada de Fourier]] (FTIR)''' es una técnica de medición que permite registrar espectros de infrarrojos. La luz infrarroja se guía a través de un [[Interferometría|interferómetro]] y luego a través de la muestra (o viceversa). Un espejo móvil dentro del aparato altera la distribución de la luz infrarroja que pasa a través del interferómetro. La señal registrada directamente grabada, llamadadenominada "interferograma", representa la salida de luz en función de la posición del espejo. Una técnica de procesamiento de datos llamada [[transformada de Fourier]] convierte estos datos sinen procesarbruto en el resultado deseado (el espectro de la muestra): Salida de luz en función de la [[Longitud de onda|longitud]] deinfrarroja (o equivalentemente, [[Longitudnúmero de onda|onda]]). infrarrojaComo (ose describió anteriormente, el espectro de la muestra siempre se compara con una referencia.
Un método alternativo para adquirir espectros es el método "dispersivo" o " [[ Monocromador|monocromador ]] de ]] barrido". En este enfoque, la muestra se irradia secuencialmente con varias longitudes de onda individualesúnicas. El método dispersivo es más común en [[Espectroscopia ultravioleta-visible| la espectroscopiaespectroscopía UV-Vis]], pero es menos práctico en el infrarrojo que el método FTIR. Una de las razonesrazón por lasla que se favorece ael FTIR se llamadenomina " [[ Fellgett'sLa advantageventaja de Fellgett|ventaja de Fellgett]] " o la " ''ventaja multiplex''de multiplexación": la información en todas las frecuencias se recopila simultáneamente, mejorandolo que mejora tanto la velocidad como la [[ relaciónRelación señal/ ruido|relación señal-ruido]]. Otro se llama " ''Ventaja de rendimiento de Jacquinot ''": una medición dispersiva requiere detectar niveles de luz mucho más bajos que una medición FTIR. <ref name=" whitewhite2">[https://books.google.com/books?id=t2VSNnFoO3wC&pg=PA7 '' Cromatografía Chromatography/ Fourier espectroscopiatransform infrarrojainfrared despectroscopy transformadaand de Fourier y susits aplicacionesapplications'' , porby Robert White, p. 7p7] .</ref> Existen otras ventajas, así como algunas desventajas, <ref name=" whitewhite2" /> pero prácticamente todos los espectrómetros de infrarrojos modernos son instrumentos FTIR. ▼
=== Microscopía infrarroja ===
Existen varias formas de [[Microscopía|microscopía infrarroja]]. Estos incluyen versiones IR de microscopía de sub-difracción <ref name="G Kazarian 20142">H M Pollock and S G Kazarian, Microspectroscopy in the Mid-Infrared, in Encyclopedia of Analytical Chemistry (Robert A. Meyers, Ed, 1-26 (2014), John Wiley & Sons Ltd,</ref> <ref name="wiley12">{{Cita enciclopedia|apellidos=Pollock Hubert M|título=Microspectroscopy in the Mid-Infrared|enciclopedia=Encyclopedia of Analytical Chemistry|año=2014|isbn=9780470027318|páginas=1–26|doi=10.1002/9780470027318.a5609.pub2}}</ref> como IR [[Microscopía óptica de barrido de campo cercano|NSOM]], <ref>H M Pollock and D A Smith, The use of near-field probes for vibrational spectroscopy and photothermal imaging, in Handbook of vibrational spectroscopy, J.M. Chalmers and P.R. Griffiths (eds), John Wiley & Sons Ltd, Vol. 2, pp. 1472 - 1492 (2002)</ref> [[Microespectroscopía fototérmica|microspectroscopía fototérmica]], [[Nano-FTIR]] y [[microscopía de fuerza atómica acoplado a la espectroscopia infrarrojo|espectroscopía infrarroja basada en microscopio de fuerza atómica]] (AFM-IR).
=== Otros métodos en espectroscopia vibracional molecular ===
La espectroscopía infrarroja no es el único método de estudiar los espectros vibracionales moleculares. La [[Espectroscopia Raman|espectroscopía Raman]] implica un proceso de [[dispersión inelástica]] en el que la molécula solo absorbe una parte de la energía de un fotón incidente y la parte restante se dispersa y detecta. La diferencia de energía corresponde a la energía vibratoria absorbida. Las [[Regla de selección|reglas de selección]] para espectroscopía infrarroja y Raman son diferentes al menos para algunas [[Simetría molecular|simetrías moleculares]], por lo que los dos métodos son complementarios en el sentido de que observan vibraciones de diferentes simetrías.
Otro método es la [[espectroscopia de pérdida de energía de electrones]] (EELS), en la que la energía absorbida es proporcionada por un electrón disperso inelásticamente en lugar de un fotón. Este método es útil para estudiar las vibraciones de moléculas [[Adsorción|adsorbidas]] en una superficie sólida.
Recientemente, la [[Espectroscopia de pérdida de energía de electrones de alta resolución|EELS de alta resolución]] (HREELS) ha surgido como una técnica para realizar espectroscopía vibracional en un [[microscopio electrónico de transmisión]] (TEM). <ref name=":0">{{Cita publicación|título=Vibrational spectroscopy in the electron microscope|fecha=October 2014|publicación=Nature|volumen=514|número=7521|páginas=209–12|bibcode=2014Natur.514..209K|doi=10.1038/nature13870|pmid=25297434|número-autores=6}}</ref> En combinación con la alta resolución espacial del TEM, se han realizado experimentos sin precedentes, como mediciones de temperatura a nanoescala, <ref>{{Cita publicación|título=Temperature Measurement by a Nanoscale Electron Probe Using Energy Gain and Loss Spectroscopy|fecha=March 2018|publicación=Physical Review Letters|volumen=120|número=9|páginas=095901|bibcode=2018PhRvL.120i5901I|doi=10.1103/PhysRevLett.120.095901|pmid=29547334|número-autores=6}}</ref> <ref>{{Cita publicación|título=Thermometry with Subnanometer Resolution in the Electron Microscope Using the Principle of Detailed Balancing|fecha=July 2018|publicación=Nano Letters|volumen=18|número=7|páginas=4556–4563|bibcode=2018NanoL..18.4556L|doi=10.1021/acs.nanolett.8b01791|pmid=29874456}}</ref> mapeo de moléculas marcadas isotópicamente, <ref>{{Cita publicación|título=Identification of site-specific isotopic labels by vibrational spectroscopy in the electron microscope|fecha=February 2019|publicación=Science|volumen=363|número=6426|páginas=525–528|bibcode=2019Sci...363..525H|doi=10.1126/science.aav5845|pmid=30705191|número-autores=6}}</ref> mapeo de modos de fonón en posición y momento, <ref>{{Cita publicación|título=Nanoscale momentum-resolved vibrational spectroscopy|fecha=June 2018|publicación=Science Advances|volumen=4|número=6|páginas=eaar7495|bibcode=2018SciA....4.7495H|doi=10.1126/sciadv.aar7495|pmc=6018998|pmid=29951584|número-autores=6}}</ref> <ref>{{Cita publicación|título=Position and momentum mapping of vibrations in graphene nanostructures|fecha=September 2019|publicación=Nature|volumen=573|número=7773|páginas=247–250|bibcode=2019Natur.573..247S|doi=10.1038/s41586-019-1477-8|pmid=31406319|arxiv=1812.08294}}</ref> superficie vibratoria y mapeo de modo de volumen en nanocubos, <ref>{{Cita publicación|título=Mapping vibrational surface and bulk modes in a single nanocube|fecha=March 2017|publicación=Nature|volumen=543|número=7646|páginas=529–532|bibcode=2017Natur.543..529L|doi=10.1038/nature21699|pmid=28332537}}</ref> e investigaciones de modos de [[polaritón]] en cristales de van der Waals. <ref>{{Cita publicación|título=Probing low-energy hyperbolic polaritons in van der Waals crystals with an electron microscope|fecha=July 2017|publicación=Nature Communications|volumen=8|número=1|páginas=95|bibcode=2017NatCo...8...95G|doi=10.1038/s41467-017-00056-y|pmc=5522439|pmid=28733660|número-autores=6|arxiv=1611.05371}}</ref> El análisis de modos vibracionales que son inactivos en IR, pero que aparecen en [[Dispersión inelástica de neutrones|Dispersión de neutrones inelásticos]] también es posible a alta resolución espacial usando EELS. <ref>{{Cita publicación|título=Vibrational spectroscopy at atomic resolution with electron impact scattering|fecha=2019|publicación=Nature Physics|volumen=15|número=12|páginas=1237–1241|doi=10.1038/s41567-019-0675-5|arxiv=1812.08895}}</ref> Aunque la resolución espacial de los HREEL es muy alta, las bandas son extremadamente amplias en comparación con otras técnicas. <ref name=":0" />
equivalente, [[número de onda]]). Como se describió anteriormente, el espectro de la muestra siempre se compara con una referencia.
=== Microscopía infrarroja computacional ===
▲Un método alternativo para adquirir espectros es el método "dispersivo" o " [[Monocromador|monocromador de]] barrido". En este enfoque, la muestra se irradia secuencialmente con varias longitudes de onda individuales. El método dispersivo es más común en [[Espectroscopia ultravioleta-visible|la espectroscopia UV-Vis]], pero es menos práctico en el infrarrojo que el método FTIR. Una de las razones por las que se favorece a FTIR se llama "[[Fellgett's advantage|ventaja de Fellgett]]" o la "''ventaja multiplex''": la información en todas las frecuencias se recopila simultáneamente, mejorando tanto la velocidad como la [[relación señal/ruido]]. Otro se llama "''Ventaja de rendimiento de Jacquinot''": una medición dispersiva requiere detectar niveles de luz mucho más bajos que una medición FTIR.<ref name="white">[https://books.google.com/books?id=t2VSNnFoO3wC&pg=PA7 ''Cromatografía / espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier y sus aplicaciones'' , por Robert White, p. 7].</ref> Existen otras ventajas, así como algunas desventajas,<ref name="white" /> pero prácticamente todos los espectrómetros de infrarrojos modernos son instrumentos FTIR.
Mediante el uso de [[Simulación|simulaciones]] por computadora y análisis en [[modo normal]], es posible calcular frecuencias teóricas de moléculas. <ref>{{Cita publicación|título=Theoretical Infrared Spectra: Quantitative Similarity Measures and Force Fields|fecha=May 2020|publicación=Journal of Chemical Theory and Computation|volumen=16|número=5|páginas=3307–3315|doi=10.1021/acs.jctc.0c00126|pmc=7304875|pmid=32271575}}</ref>
== Bandas de absorción ==
{{Artículo principal|Tabla de correlaciones en espectroscopia infrarroja|l1=Tabla de correlaciones en espectroscopia infrarroja}}
La espectroscopiaespectroscopía IR se usa a menudo para identificar estructuras porque los [[Grupo funcional|grupos funcionales]] dan lugar a bandas características tanto en términos de intensidad como de posición (frecuencia). Las posiciones de estas bandas se resumen en tablas de correlación como se muestra a continuación.
[[Archivo:IR-spectroscopy-sample.svg|centro|miniaturadeimagen|800x800px| Lista de las principales bandas de espectroscopia IR. Por ejemplo, el grupo carboxilo contendrá una banda C = O a 1700 cm<sup>-1</sup> y una banda OH a 3500 cm<sup>-1</sup> (grupo total -COOH). Números de onda enumerados en [[Número de onda|cm<sup>-1</sup>]]. ]]
-->|título=Organic chemistry|fecha=2011|editorial=McGraw-Hill|isbn=978-0-07-337562-5|ubicación=New York, NY|edición=3rd|páginas=463–488|idioma=en|capítulo=Chapter 13 Mass Spectrometry and Infrared Spectroscopy}}</ref>
* '''región fingerprint''' '''o de huellas dactilares'''<math> < 1500cm^{-1}</math>
En la región de huellas dactilares hay muchos canales que forman un patrón intrincado que se puede usar como una huella dactilar para determinar el compuesto.<ref name="OChemSmith3E">{{Cita libro|apellidos=Smith|nombre=Janice Gorzynski
=== Regla de Badger ===
Para muchos tipos de muestras, las asignaciones son conocidas, es decir, qué deformación (es)deformaciones de enlace están asociadas con qué frecuencia. En tales casos, se puede obtener más información sobre la fuerza de un vínculo, basándose en la pautadirectriz empírica llamada '''reglaRegla de Badger'''. PublicadaPublicado originalmente por [[Richard McLean Badger]] en 1934, <ref>{{Cita publicación| url=https://authors.library.caltech.edu/10440/1/BADjcp34.pdf|título=A Relation Between Internuclear Distances and Bond Force Constants| apellidos=Badger| nombre=Richard| fecha =1934| publicación=JThe Journal of ChemChemical PhysPhysics|volumen=2|número=3|página=128|bibcode=1934JChPh...2..128B|doi=10.1063/1.1749433}}</ref> esta regla establece que la fuerza de un enlace (en términos de constante de fuerza) se correlaciona con la frecuencia de sulongitud mododel vibratorioenlace. Es decir, el aumento de la fuerza de la unión conduce al aumentocorrespondiente acortamiento de frecuenciala correspondienteunión y viceversa.
== Usos y aplicaciones ==
[[Archivo:Portable_Screening_Devices_(1435)_(8225044148).jpg|miniaturadeimagen| Un científico de la [[Administración de Alimentos y Medicamentos|Administración de Drogas y Alimentos de]] EE. UU. Utiliza un dispositivo portátil de espectroscopia de infrarrojo cercano para detectar sustancias potencialmente ilegales ]]
La espectroscopia infrarroja es una técnica simple y confiable ampliamente utilizada en química orgánica e inorgánica, en investigación y en lae industria. Se utiliza en aplicaciones de control de calidad, medición dinámica y monitoreo, como la medición desatendida a largo plazo sin supervisión de las concentraciones de CO<sub>2</sub> en invernaderos y cámaras de crecimiento mediante analizadores de gasesgas infrarrojos.
También se utiliza en [[Ciencia forense|el análisis forenseforenses]] tanto en casos penales comoy civiles, por ejemplo, enpara identificar la identificación de [[Degradación polimérica|la degradación de polímeros]]. Se puede usarutilizar para determinar el [[Control de alcoholemia|contenido]] de [[Control de alcoholemia|alcohol]] en la [[Control de alcoholemia|sangre]] de un presunto conductor ebrio sospechoso.
La espectroscopia IR se ha utilizado con éxito en el análisis ey la identificación de [[pigmentoPigmento|pigmentos]]s en [[pinturaPintura|pinturas]]s <ref>[http://colourlex.com/project/infrared-spectroscopy/ EspectroscopiaInfrared infrarrojaspectroscopy enat ColourLex. ConsultadoRetrieved elDecember 11 de diciembre de, 2015] </ref> y otros objetos de arte <ref>Derrick,{{Cita MR, Stulik, D. y Landry JM, [publicación|url=http://www.getty.edu/conservation/publications_resources/pdf_publications/pdf/infrared_spectroscopy.pdf|título=Infrared EspectroscopiaSpectroscopy infrarrojain en ciencias de laConservation conservaciónScience, HerramientasScientific científicasTools para la conservación] , Publicacionesfor Conservation|fecha=2000|editorial=Getty, 2000. Consultado el Publications|fechaacceso=11 de diciembre deDecember 2015.}}</ref>, como [[Manuscrito ilustrado|manuscritos iluminados]]. <ref>Paola{{Cita Ricciardi, [web|url=http://www.labnews.co.uk/features/unlocking-the-secrets-of-illuminated-manuscripts-08-11-2012/|título=Unlocking desbloqueandothe lossecrets secretosof de los manuscritos iluminados. Consultado elilluminated manuscripts|fechaacceso=11 de diciembre deDecember 2015]|autor=Ricciardi|nombre=Paola}}</ref>
Una forma útil de analizar muestras sólidas sin la necesidad de cortar muestras utiliza ATR o espectroscopiaespectroscopía de [[Attenuated total reflectance|reflectancia total atenuada]]. UsandoCon este enfoque, las muestras se presionan contra la cara de un solo cristal. La radiación infrarroja pasa a travésatraviesa delel cristal y solo interactúa con la muestra en la interfaz entre los dos materiales.
Con el aumento de la tecnología en el filtrado por computadora y la manipulación de los resultados, las muestras en solución ahora se pueden medir con precisión (el agua produce una amplia absorbenciaabsorbancia en todo el rango de interés y, por lo tanto, hace que los espectros sean ilegibles sin este tratamiento por computadorainformático).
Algunos instrumentos también identifican automáticamente la sustancia que se estámide midiendoa enpartir de un almacén de miles de espectros de referencia almacenados.
La espectroscopia infrarroja también es útil para medir el grado de polimerización en la fabricación de [[polímeroPolímero|polímeros]]s. Los cambios en el carácter o la cantidad de un enlacevínculo en particular se evalúan midiendo a una frecuencia específica a lo largo del tiempo. Los instrumentos de investigación modernos pueden realizartomar medicionesmedidas infrarrojas en todo el rango de interés con una frecuencia de hasta 32 veces por segundo. Esto se puede hacer mientras se realizan mediciones simultáneas utilizando otras técnicas. Esto hace que las observaciones de las reacciones químicas y losprocesos procesosquímicos sean más rápidosrápidas y precisosprecisas.
La espectroscopia infrarroja también se ha utilizado con éxito en el campo de la microelectrónica de semiconductores: <ref>{{Cita libro|apellidos=Lau|nombre=W.S.|título=Infrared characterization for microelectronics|url=https://books.google.com/?id=rotNlJDFJWsC&printsec=frontcover|fecha=1999|editorial=World Scientific|fecha=1999|isbn=978-981-02-2352-6}}</ref> por ejemplo, la espectroscopia infrarroja se puede aplicaraplicarse a semiconductores como [[silicio]], [[arseniuro de galio]], [[nitruro de galio]], [[Seleniuro de cinc|seleniuro de zinc]], silicio amorfo, [[nitruro de silicio]], etc.
Otra aplicación importante de la espectroscopia infrarroja es en la [[industria [[Alimento|alimentaria]] para medir la [[concentración]] de diversosvarios compuestos en diferentes productos alimenticios. <ref>{{Cita libroenciclopedia|apellidos=Osborne|nombre=Brian G.|títuloenciclopedia=Encyclopedia of Analytical Chemistry|fecha=2006|editorial=John Wiley & Sons| isbn=9780470027318 |doi=10.1002/9780470027318.a1018 |capítuloisbn=9780470027318|título=Near-Infrared Spectroscopy in Food Analysis}}</ref> <ref>{{Cita publicación|título=Low-cost visible–nearvisible-near infrared sensor for on-line monitoring of fat and fatty acids content during the manufacturing process of the milk| apellidosfecha=Villar|December nombre=A.|apellidos2= Gorritxategi|nombre2=E.| fecha=2012| publicación= Food Chemistry| volumen=135 |número=4|páginas=2756–2760 2756–60|doi=10.1016/j.foodchem.2012.07.074|pmid=22980869|apellidos3= Aranzabe| nombre3=E.|apellidos4 = Fernandez | nombre4=S.|apellidos5=Otaduy|nombre5=D.|apellidos6=Fernandez|nombre6=L.A.}}</ref>
Los instrumentos ahora son pequeños y se pueden transportar, incluso para su uso en pruebas de campo.
La espectroscopia infrarroja también se utiliza en dispositivos de detección de fugas de gas, como ellos DP-IR y EyeCGAsEyeCGA. <ref>{{Cita web|url=http://heathus.com/product_category/gas/infrared-ir-optical-based/|título=Infrared (IR) / Optical Based Archives - Heath Consultants|fechaacceso=2016-04-12 de abril de 2016|autor=www.TRMThemes.com|nombre=TRM Theme by|sitioweb=Heath Consultants|idioma=en-US}}</ref> Estos dispositivos detectan fugas de gas de hidrocarburohidrocarburos en el transporte de gas natural y petróleo crudo.
En febrero de 2014, la [[NASA]] anunció una base de datos muy mejorada, <ref>[http://www.astrochem.org/pahdb/ base de datos muy mejoradaDatabase],</ref> basada en espectroscopia IR, para el seguimiento de losrastrear [[Hidrocarburo aromático policíclico|hidrocarburos aromáticos policíclicos]] (HAP) en el [[universo]]. Según los científicos, más del 20% del [[carbono]] en eldel universo puede estar asociado con los HAP, posibles [[Hipótesis del mundo de HAP|materiales de partida]] para la [[Abiogénesis|formación]] de la]] [[vida]]. Los HAP parecen haberse formado poco después del [[Big Bang]], están generalizadosmuy enextendidos por todo el universo y están asociados con [[Formación estelar|nuevas estrellas]] y [[Planeta extrasolar|exoplanetas]]. <ref name="NASA-20140221201402212">{{Cita web|url=http://www.nasa.gov/ames/need-to-track-organic-nano-particles-across-the-universe-nasas-got-an-app-for-that/|título=Need to Track Organic Nano-Particles Across the Universe? NASA's Got an App for That|fechaacceso=February 22 de febrero de, 2014|autor=Hoover|nombre=Rachel|fecha=February 21 de febrero de, 2014|sitioweb=[[NASA]]}}</ref>
Los desarrollos recientes incluyen un espectrómetro IR en miniatura que está vinculado a una base de datos basada en la nube y es adecuado para el uso diario personal, <ref>{{Cita web|url=httphttps://spectrum.ieee.org/view-from-the-valley/at-work/start-ups/israeli-startup-consumer-physics-says-its-scio-food-analyzer-is-finally-ready-for-prime-timeso-we-took-it-grocery-shopping|título=What Happened When We Took the SCiO Food Analyzer Grocery Shopping|fechaacceso=2017-03-23 de marzo de 2017|fecha=2017-03-14 de marzo de 2017|sitioweb=IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News|idioma=en}}</ref> y los chips espectroscópicos NIR <ref>{{Cita web|url=http://www.americanpharmaceuticalreview.com/Featured-Articles/163573-A-Review-of-New-Small-Scale-Technologies-for-Near-Infrared-Measurements/|título=A Review of New Small-Scale Technologies for Near Infrared Measurements|fechaacceso=2017-03-23 de marzo de 2017|sitioweb=www.americanpharmaceuticalreview.com|idioma=en}}</ref> que se pueden incrustarintegrarse en teléfonos inteligentes y diversosvarios dispositivos.
== Efectos isotopos ==
Los diferentes isótopos en una especie particular pueden exhibir diferentes detalles finos en la espectroscopiaespectroscopía infrarroja. Por ejemplo, se determina experimentalmente que la frecuencia de estiramiento O – O (en centímetros recíprocos) de la oxi [[hemocianina]] se determina experimentalmente comoes 832 y 788 cm cm<sup>−1</sup> para ν (<sup>16</sup>O–<sup>16</sup>O) y ν (<sup>18</sup>O–<sup>18</sup> O), respectivamente.
Al considerar el enlace O – OO–O como un resorte, ella númerofrecuencia de absorbancia, ν se puede calcular: como un [[número de onda]] [= frecuencia/(velocidad de la luz)]
{{ecuación|<math>\nu = \frac{1}{2 \pi c} \sqrt{\frac{k}{\mu}}</math>}}
donde ''k'' es la constante de resorte para el enlace, ''c'' es la velocidad de la luz y ''μ'' es la [[masa reducida]] del sistema A – B:
(<math>m_i</math> es la masa del átomo <math>i</math>).
Las masas reducidas para <sup>16</sup>O–<sup>16</sup>O y <sup>18</sup>O–<sup>18</sup>O pueden aproximarse a 8 y 9 respectivamente. AsíPor lo tanto
{{ecuación|<math>\frac{\nu(^{16}O)}{\nu(^{18}O)} = \sqrt{\frac{9}{8}} \approx \frac{832}{788}.</math>}}
donde <math>\nu</math> es el número de onda; [número de onda = frecuencia/(velocidad de la luz)]
ElSe ha descubierto que el efecto de los isótopos, tanto en la vibración como en la dinámica de la descomposicióndesintegración, se ha encontrado que es más fuerte de lo que se pensaba anteriormente. En algunos sistemas, como el silicio y el germanio, la descomposicióndesintegración del modo de estiramiento anti-simétricoantisimétrico del oxígeno intersticial implica el modo de estiramiento simétrico con una fuerte dependencia de isótopos. Por ejemplo, se mostródemostró que para una muestra de silicio natural, la vida útil de la vibración anti-simétricaantisimétrica es de 11.,4 ps. Cuando el isótopo de uno de los átomos de silicio aumenta a <sup>29</sup> Si, la vida útil aumenta a 19 ps. De manera similar, cuando el átomo de silicio se cambia a <sup>30</sup> Si, la vida útil se convierte en 27ps27 ps.<ref>{{Cita publicación|título=Isotope Dependencedependence of the Lifetimelifetime of the 1136-cm-1 Vibrationvibration of Oxygenoxygen in Silicon|apellidos=Kohli|nombre=K.|apellidos2=Davies|nombre2=Gordonsilicon|fecha=June 2006|publicación=Physical Review Letters|volumen=96|número=22|páginas=225503|bibcode=2006PhRvL..96v5503K|doi=10.1103/PhysRevLett.96.225503|pmid=16803320|apellidos3número-autores=Vinh|nombre3=N.|apellidos4=West|nombre4=D.|apellidos5=Estreicher|nombre5=S.|apellidos6=Gregorkiewicz|nombre6=T.|apellidos7=Izeddin|nombre7=I.|apellidos8=Itoh|nombre8=K.6}}</ref>
== IR bidimensional ==
El '''El análisis de espectroscopia de correlación infrarroja bidimensional''' combina múltiples muestras de espectros infrarrojos para revelar propiedades más complejas. Al ampliarextender la información espectral de una muestra perturbada, se simplifica el análisis espectral y se mejora la resolución. Los espectros 2D síncronossincrónicos y 2D asincrónicos representan una visión generaldescripción gráfica de los cambios espectrales debidos a una perturbación (como un cambio de concentración o unade temperatura cambiante), así como la relación entre los cambios espectrales en dos números de onda diferentes.
[[Archivo:2dir_pulse_sequence_newversion.png|miniaturadeimagen|300x300px| Secuencia de pulsos utilizada para obtener un espectro infrarrojo de transformada de Fourier bidimensional. El período de tiempo <math>\tau_1</math> se suele denominar tiempo de coherencia y el segundo período de tiempo <math>\tau_2</math>Es conocido como el tiempo de espera. La frecuencia de excitación se obtiene mediante la transformada de Fourier a lo largo del <math>\tau_1</math>eje. ]]
La '''La espectroscopia infrarroja bidimensional no lineal''' <ref>{{Cita publicación|título=Structure of the amide I band of peptides measured by femtosecond nonlinear-infrared spectroscopy|apellidos=P. Hamm|apellidos2=M. H. Lim|fecha=1998|publicación=J. Phys. Chem. B|volumen=102|número=31|páginas=61236123–6138|doi=10.1021/jp9813286|apellidos3=R. M. Hochstrasser}}</ref> <ref>{{Cita publicación|url=https://semanticscholar.org/paper/44c33a72539569f16403b7fb8999f0217ef0e514|título=Multidimensional Fentosecondfemtosecond Correlationcorrelation Spectroscopiesspectroscopies of Electronicelectronic and Vibrational Excitations|apellidos=S.vibrational Mukamelexcitations|fecha=2000|publicación=Annual Review of Physical Chemistry|volumen=51|número=1|páginas=691–729|bibcode=2000ARPC...51..691M|doi=10.1146/annurev.physchem.51.1.691|pmid=11031297}}</ref> es la versión infrarroja de la [[Correlation spectroscopy|espectroscopia]] de [[Correlation spectroscopy|correlación]]. La espectroscopia infrarroja bidimensional no lineal es una técnica que se ha hecho disponible con el desarrollo de [[Femtosegundo|pulsos de]] láser infrarrojoinfrarrojos de [[femtosegundoFemtosegundo|femtosegundos]]s . En este experimento, primero se aplica un conjunto de pulsos de bombeobomba a la muestra. A esto le sigue un tiempo de espera durante el cual se permite que el sistema puedese relajarserelaje. El tiempo de espera típico duraes de cero a varios picosegundos, y la duración se puede controlar con una resolución de decenas de femtosegundos. Luego se aplica un pulso de sonda, lo que resulta en la emisión de una señal de la muestra. El espectro infrarrojo bidimensional no lineal es una gráfica de correlación bidimensional de la frecuencia ω<sub>1</sub> que fue excitada por los impulsospulsos iniciales de la bomba y la frecuencia ω<sub>3</sub> excitada por el impulsopulso de la sonda después del tiempo de espera. Esto permite laobservar observación deel acoplamiento entre diferentes modos de vibraciónvibracionales; debido a su resolución de tiempo extremadamente fina, se puede usar para monitorear la dinámica molecular en una escala de tiempo de picosegundos. Todavía es una técnica en gran parte inexplorada y se está volviendo cada vez más popular para la investigación fundamental.
Al igual que con la espectroscopia de resonancia magnética nuclear bidimensional ([[2DNMR]]), esta técnica distribuyeextiende el espectro en dos dimensiones y permite la observación de picos cruzados que contienen información sobre el acoplamiento entre diferentes modos. En contraste con 2DNMR, la espectroscopia infrarroja bidimensional no lineal también implica la excitación a losde armónicos. Estas excitaciones dan como resultado picos de absorción en estado excitado localizadosubicados debajo de los picos diagonales y cruzados. En 2DNMR, se utilizan con frecuencia dos técnicas distintas, [[Espectroscopia de correlación|COSY]] y NOESY,[[Espectroscopia sede utilizan con frecuenciacorrelación|NOESY]]. Los picos cruzados en el primero están relacionados con el acoplamiento escalar, mientras que en el últimosegundo seestán relacionanrelacionados con la transferencia de espín entre diferentes núcleos. En la espectroscopiaespectroscopía infrarroja bidimensional no lineal, los análogos se han dibujadoextraído aanálogos de estas técnicas 2DNMR. La espectroscopia infrarroja bidimensional no lineal con tiempo de espera cero corresponde a COSZADOCOSY, y la espectroscopia infrarroja bidimensional no lineal con tiempo de espera finito que permite la transferencia de población vibracionalvibratoria corresponde a NOESY. La variante COSY de espectroscopia infrarroja bidimensional no lineal se ha utilizado para determinarla eldeterminación del contenido de la estructura secundaria de las proteínas. <ref>{{Cita publicación|url=https://pure.rug.nl/ws/files/6680272/2004JAmChemSocDemirdoven.pdf|título=Two-dimensional infrared spectroscopy of antiparallel beta-sheet secondary structure|apellidosfecha=N.June Demirdöven|apellidos2=C. M. Cheatum|fecha=2004|publicación=[[Journal of the American Chemical Society]]|volumen=126|número=25|páginas=7981–90|doi=10.1021/ja049811j|pmid=15212548|apellidos3=H. S. Chung|apellidos4=M. Khalil|apellidos5=J. Knoester|apellidos6=A. Tokmakoff}}</ref>
== Véase también ==
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