Imagine dos esferas, o masas, conectadas por medio de un resorte. En caso de confusión, lo que usted está imaginando debe verse así.
Esto es lo que se conoce como un oscilador armónico simple. Una vez puestas en movimiento, las esferas comenzarán a oscilar, o vibrar de aquí para allá a lo largo del resorte, a una cierta frecuencia que dependerá de las masas de las esferas y de la rigidez del resorte. Una esfera de masa pequeña se moverá con mayor facilidad que otra de masa mayor. Por lo tanto, las masas más pequeñas oscilan a mayor frecuencia que las masas más grandes. Un resorte sumamente rígido, como el de un colchón, es díficilmente deformable y rápidamente retorna a su forma original cuando se deja de aplicar la fuerza deformante. Por otro lado, un resorte débil se deforma fácilmente y demora mucho tiempo en volver a su forma original. De ahí que un resorte más rígido oscilará a mayor frecuencia que uno débil. El enlace químico entre dos átomos puede ser considerado como un oscilador armónico simple. El enlace sería el resorte y los dos átomos o grupos de átomos conectados por el enlace, serían las masas. Cada átomo tiene una masa diferente y los enlaces simples, dobles o triples poseen distinta rigidez, por lo que cada combinación de átomos y enlaces posee su propia frecuencia armónica característica. Usted puede aprender más sobre estas vibraciones y frecuencias aquí.
Cuando un objeto vibra a una cierta frecuencia y encuentra otra vibración de exactamente la misma frecuencia, el oscilador absorberá esa energía. Tome como ejemplo una cuerda de guitarra. Si usted tocara la cuerda "sol" y la hiciera fibrar, la misma produciría ese hermoso sonido de la nota "sol". Si luego tocara la cuerda "re" manteniendo su dedo sobre el quinto traste, también oiría el sonido de la nota "sol", pero si observa atentamente el encordado, notará que no sólo la cuerda "re" estaría vibrando, sino también la "sol", porque parte de la energía de la cuerda "re" en vibración fue transferida a la cuerda "sol", haciéndola vibrar también. Esto también es aplicable a las moléculas en vibración, sólo que tocar la cuerda "sol" no afectará a las moléculas.
A cualquier temperatura por encima del cero absoluto, todos los pequeños osciladores armónicos simples que constituyen una molécula se encuentran en vigorosa vibración. Da la casualidad de que la luz infrarroja está en el mismo rango de frecuencia que la molécula en vibración. De modo que si irradiamos una molécula en vibración con luz infrarroja, absorberá aquellas frecuencias de la luz que sean exactamente iguales a las frecuencias de los distintos osciladores armónicos que constituyen dicha molécula. Cuando la luz es absorbida, los pequeños osciladores de la molécula seguirán vibrando a la misma frecuencia, pero dado que han absorbido la energía de la luz, tendrán una amplitud de vibración más grande. Esto significa que los "resortes" se estirarán más que antes de absorber la luz. La luz que no fue absorbida por ninguno de los osciladores de la molécula, es transmitida desde la muestra a un detector y una computadora la analizará y determinará las frecuencias que fueron absorbidas.
Antes, sólo era posible obtener buena información irradiando la molécula con una sola frecuencia de luz IR por vez. Esto llevaba mucho tiempo porque existe una gran cantidad de frecuencias y debían realizarse muchos barridos para obtener un buen espectro. Pero ahora, gracias al sorprendente Algoritmo de la Transformada de Fourier, puede irradiarse una molécula con cada frecuencia de luz IR a la vez ¡y obtener un espectro perfecto en sólo cuestión de minutos! ¡Grande! En caso de que sea curioso, aquí está ese sorprendente Algoritmo de la Transformada de Fourier.
La espectroscopía IR es una técnica analítica sumamente simple y Leslie, que está vestida con el apropiado atuendo de seguridad, incluyendo el guardapolvo de laboratorio más sucio del mundo, se encuentra gratificada de mostrarle lo fácil que es. Primero, necesita disponer el material a analizar de algún modo tal que pueda ser introducido en el espectrómetro infrarrojo. Esto se logra generalmente extendiendo un film sobre un disco de cloruro de sodio (sal de mesa) o pulverizando el material con bromuro de potasio, KBr, y haciendo luego una pastilla compacta. Se emplean estas sales porque son invisibles a la luz IR. Existen otras maneras de preparar la muestra, pero estas son las más comunes cuando se trata de polímeros. A continuación, se coloca la muestra dentro del espectrofotómetro donde Leslie está señalando amablemente, se cierra la tapa, se esperan unos segundos para que en la cámara de la muestra se purgue el dióxido de carbono, se presiona la tecla "SCAN" en la computadora y ya está, en menos de un minuto, usted habrá tenido un espectro IR.
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