Radiación Electromagnética y Espectros

Para estudiar la estructura interna del átomo se emplean técnicas experimentales en las que las ondas electromagnéticas interaccionan con ellos.

Las ondas electromagnéticas propagan la energía sin desplazamiento de materia, lo hacen incluso en el vacío y a la velocidad de la luz c=3.10^8 m/s.

James C. Maxwell (1831-1879), hacia 1865 introdujo el concepto de onda electromagnética, permitiendo una descripción matemática adecuada de la interacción entre electricidad y magnetismo. Mediante sus ecuaciones argumentó matemáticamente que las ondas electromagnéticas surgen del acoplamiento de campos eléctricos y magnéticos, propagándose en el vacío con  la velocidad de la luz. 

La teoría de Maxwell sugirió la vía de generar ondas electromagnéticas, hecho que consiguió Hertz en 1887 (ya muerto Maxwell). Para su biografía completa pincha aquí.

Un espectro continuo (térmico o de cuerpo negro) es un conjunto de líneas emitido por cualquier objeto que irradie calor. Al dispersarse su luz con un prisma aparecen unas bandas continuas con radiación en todas las longitudes de onda.

Existe otra división del espectro electromagnético por zonas:

• Radiación electromagnética ionizante: Engloba a los rayos X, a los rayos gamma y a los cósmicos. Resulta muy peligrosa pues al ser ondas de alta frecuencia almacenan gran cantidad de energía, hecho que puede inducir cambios atómicos o moleculares en las sustancias con las que interaccionan.
• Radiación ultravioleta: También puede inducir cambios en la estructura electrónica de los átomos.  Aunque su aporte energético no es tan elevado como las radiaciones anteriores, su exceso es nocivo para la salud.
• Visible: no es una radiación peligrosa. Es la que podemos percibir con nuestros sentidos y abarca desde los 400 nm-700 nm (colores del arco iris).
• Radiación no ionizante: corresponde a los infrarrojos, las microondas y las radiofrecuencias u ondas de radio. Sólo producen efectos térmicos.

Los elementos químicos gaseosos sometidos a elevadas temperaturas generan espectros discontinuos. Si excitamos por medio del calor o la electricidad a gases a bajas presiones (formados por pocos átomos) se puede observar cómo la luz emitida por ellos y dispersada por un prisma está formada por un conjunto de líneas (no es ya una banda continua de colores). 

Esta radiación o luminosidad emitida es característica de cada elemento y sirve, además, como método de análisis para reconocerlo.

La espectrofotometría es la técnica de identificación de sustancias a través de su espectro ya que cada sustancia química excitada emite siempre las mismas líneas o rayas con las mismas y únicas frecuencias.

En el siguiente enlace de EducaPlus puedes encontrar un simulador de espectros de elementos: pincha aquí.