ESPECTROSCOPIA RAMAN.
Carrera Fernández, Manuel
Mateo Bonmatí, Eduardo
Sánchez Rodríguez, Carlos
Espectroscopia Raman
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Introducción.
Fundamentos teóricos de la técnica.
Instrumentación.
Otros tipos de espectroscopia Raman.
Aplicaciones de la espectroscopia Raman.
Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos.
Conclusión.
Espectroscopia Raman
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Introducción.
Fundamentos teóricos de la técnica.
Instrumentación.
Otros tipos de espectroscopia Raman.
Aplicaciones de la espectroscopia Raman.
Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos.
Conclusión.
Introducción.
Descripción del efecto Raman. Por Chandrasekhara Venkata Raman.
Un alumno de un físico indio observó un cambio de color en un
Raman obtiene el Nobel en física por su trabajo en el efecto Raman
rayo y su equipo no podía eliminar este efecto. Sospecharon que
esto seen
debía
a una
de la sustancia.
Publicación
Nature
de propiedad
Raman y Krishnan
sobre radiación secundaria.
1920
1923
1928
Fotografía de Chandrasekhara
Venkata Raman.
1930
Introducción.
No es necesaria
preparación de la
muestra.
Espectroscopia
Raman
Proporciona
información química
y estructural de
cualquier material.
Se basa en el
análisis de la luz
dispersada por el
material.
Es una técnica no
destructiva.
Espectroscopia Raman
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Introducción.
Fundamentos teóricos de la técnica.
Instrumentación.
Otros tipos de espectroscopia Raman.
Aplicaciones de la espectroscopia Raman.
Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos.
Conclusión.
Fundamento teórico de la
técnica.
Espectro Raman
de CCl4 excitado
con un láser de
argón de longitud
de onda 488 nm.
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Tres tipos de radiación emitida. Dispersión Stokes, anti-Stokes y Rayleigh.
La dispersión Rayleigh es significativamente más intensa.
Modelos de desplazamiento idénticos a ambos lados.
Líneas Stokes más intensas que anti-Stokes.
Se usa la parte Stokes del espectro.
Fundamento teórico de la
técnica.
DISPERSIÓN RAMAN VS DISPERSIÓN RAYLEIGH.
Tanto la dispersión Stokes como la anti-Stokes difieren con la
dispersión Rayleigh en ±ΔE.
Fundamento teórico de la
técnica.
INTENSIDAD DE LOS PICOS RAMAN NORMALES
La intensidad de
los picos Raman
depende de
• Polarizabilidad de la molécula.
• Intensidad de la fuente.
• Concentración del grupo activo.
RELACIÓN DE DESPOLARIZACIÓN RAMAN.
Las medidas Raman proporcionan, además de la información relacionada
con la frecuencia y la intensidad, una variable adicional que a veces es útil en la
determinación de estructuras moleculares, y que se denomina
relación de despolarización.
Espectroscopia Raman
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Introducción.
Fundamentos teóricos de la técnica.
Instrumentación.
Otros tipos de espectroscopia Raman.
Aplicaciones de la espectroscopia Raman.
Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos.
Conclusión.
Instrumentación.
Fuente Láser
TRES
PARTES
Espectrómetro
adecuado
Sistema de
iluminación
de la muestra
Instrumentación.
Sistema de
iluminación
Fuente Láser
de
muestra
Tipo
de fuente
Long. de
(nm)
• Muestras
líquidas.
Se coloca la muestra
en onda
un capilar
de vidrio.
• Muestras sólidas.
Se coloca el material finamente pulverizado en una
Ión argón
488.0 o 514.5
pequeña cavidad o se puede hacer directamente sobre el material.
Ión criptón
530.9 o 647.1
Helio/Neón
632.8
Láser de diodos
782 o 830
Nd/YAG
1064
• Muestreo con fibra óptica.
Espectrómetro
DETECTOR DE ACOPLAMIENTO
TRANSFORMADA
DE FOURIER. DE CARGA (CCD).
Espectroscopia Raman
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Introducción.
Fundamentos teóricos de la técnica.
Instrumentación.
Otros tipos de espectroscopia Raman.
Aplicaciones de la espectroscopia Raman.
Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos.
Conclusión.
Otros tipos de espectroscopía
Raman.
Espectroscopía Raman
de Resonancia
Espectroscopía Raman de
superficie aumentada
Espectroscopía Raman no lineal
Espectroscopia Raman
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Introducción.
Fundamentos teóricos de la técnica.
Instrumentación.
Otros tipos de espectroscopia Raman.
Aplicaciones de la espectroscopia Raman.
Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos.
Conclusión.
Aplicaciones espectroscopia
Raman.
POLÍMEROS Y
EMULSIONES
COLOR
ARTE Y
ARQUEOLOGÍA
ELECTRÓNICAS
BIOLÓGICAS Y
FARMACÉUTICAS
FORENSES
Polímeros y emulsiones.
Objetivo
Además
Composición
química
Con espectroscopía
Raman
Grado de polimerización
Cristalinidad polimérica
Color
Raman
Muy sensible
Cromóforos
Moléculas causantes
del color como:
- La clorofila
- El licopeno
- Los β-carotenos...
Color
Resonancia:
Aumento de la
sensibilidad de 10 4
SERS: Aumento de la
sensibilidad de 10 6
Sensibilidad de
Espectroscopía
Raman
SERRS: Aumento de la sensibilidad de 10 10
Color
Tinta de pluma
Pintalabios
Arte y arqueología
IDENTIFICACIÓN DE
PIGMENTOS
ANTERIORES A LA
PINTURA
TÉCNICA NO
DESTRUCTIVA
Arte y arqueología
El conocimiento
de los
pigmentos
Ayudar a una
restauración de mínimos
daños
Evitar
falsificaciones
Aplicaciones electrónicas
Permite un estudio
estructural y una
monitorización industrial
Propiedades
térmicas
Propiedades
mecánicas
Aplicaciones biológicas y
farmacéuticas
A NIVEL
BIOLÓGICO
Análisis in situ
de cultivos acuosos
El agua
no
interfiere
en Raman
Control de calidad
rápido e inocuo
INDUSTRIA
FARMACÉUTICA
Aplicaciones biológicas y
farmacéuticas
Es posible analizar
ciertas sustancias
en su mismo recipiente
Ciertas
diferencias por
motivos de
pureza
Aplicaciones forenses
SIN DESTRUCCIÓN DE LAS
PRUEBAS
ANÁLISIS
REMOTOS
Espectroscopia Raman
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Introducción.
Fundamentos teóricos de la técnica.
Instrumentación.
Otros tipos de espectroscopia Raman.
Aplicaciones de la espectroscopia Raman.
Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos.
Conclusión.
Aplicación del Raman al análisis
de pigmentos.
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¿Para qué analizar pigmentos?  Para
datar y catalogar materiales pictóricos.
¿Por qué Raman?
Porque es una técnica
no destructiva
Porque no presenta
ambigüedad en los
resultados
Información obtenida del
espectro Raman
Identificación del
pigmento analizado.
Estudios cualitativos.
Información de la
estructura y
cristalización del
pigmento analizado.
Problemas
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El ruido.
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La fluorescencia.

Errores de calibración.

Mezcla de pigmentos.
El Ruido.
El ruido más
importante
es el
provocado
por la
fluorescencia
La fluorescencia.
MUCHA
FLUORESCENCIA
Provocada por
AGLUTINANTES
Y BARNICES
Técnicas de reducción de fluorescencia
Técnicas
Invasivas
Técnicas
No invasivas
Reducción de fluorescencia
Técnica invasiva.
Técnica NO invasiva.
Promediado de espectros
Limpieza química
Cambio de la fuente de excitación
Errores de calibración.
Si no calibramos
Información dada no
identifica el material
Espectro
patrón de
diamante
Correcto
calibrado
Utilizan espectros
Raman característicos
Mezcla de pigmentos.
Mezcla de
pigmentos
Tamaño
de los
pigmentos
Color
de los
pigmentos
Cualitativamente
Cuantitativamente
Eclipsamiento
Reflectancia
Pigmento
de
pequeño
tamaño
Pigmento de
gran tamaño
Base de datos de pigmentos.
Espectro Raman
Rutilo (TiO2)
Otra información:
•Características (Composición, precio,
toxicidad, propiedades)
Espectro de
Reflectancia del rutilo
•Datos históricos (Fechas de introducción,
periodo de utilización, retirada del mercado.
Espectroscopia Raman
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Introducción.
Fundamentos teóricos de la técnica.
Instrumentación.
Otros tipos de espectroscopia Raman.
Aplicaciones de la espectroscopia Raman.
Aplicación de la técnica al análisis de
pigmentos.
Conclusión.
Conclusiones de Raman
Ventajas.
•Todo tipo de estados de
agregación (sólido, líquido y gas)
•No necesita preparación de
la muestra.
•Técnica no destructiva.
•La obtención del espectro
Raman es rápida.
•Se pueden utilizar recipientes
de vidrio.
•Cables de fibra óptica para
el muestreo.
Inconvenientes.
•No puede aplicarse a metales
ni aleaciones.
•El efecto Raman es muy débil.
•Interferencia con los materiales
que muestran fluorescencia.
Bibliografía
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Introducción a la ciencia de los materiales. J.M. Albella; A.M. Cintas; T.
Miranda; J.M. Serratosa. Consejo superior de investigaciones científicas
(CSIC). Madrid, 1993.
Principios de análisis instrumental. Douglas A. Skoog; F. James Holler;
Timothy A. Nieman. Mc Graw-Hill/Interamericana, 2001.
Modern Raman Spectroscopy-A practical approach. Ewen Smith;
Geoffrey Dent. Ed. Willey, 2005.
Análisis instrumental. Rubinson, Kenneth A. Ed.Pretince Hall, 2001.
Química analítica contemporanea. Rubinson Judith F.; Rubinson Kenneth
A. Ed Pearson educación, primera edición, 2000.
Analytical Chemistry. R. Kellner, J.-M. Mermet, M. Otto, M. Valcárcel, H.M.
Widmer. Ed. Wiley-vdh, second edition, 2004.
Revista Iberoamericana de polímeros. Pastor, Jawhari y Merino.
Volumen 4(3), septiembre 2003. Caracterización de polímeros.
Referencias web.

http://www.msm.cam.ac.uk/doitpoms/tlplib/raman/index.php

The internet journal of vibrational spectroscopy (www.ijvs.com)

http://geiic.com/files/2congresoGE/Caracterizacion_de_pigmento
s_con_Raman.pdf

http://hdl.handle.net/2099.1/7323
Gracias por vuestra
atención.
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