Principios de análisis instrumental

}}) 12A Principios fundamentales 271 Niveles energéticos Designación Estados de rayos X cuánticos n l Serie K Serie L Nv 4 2 5/2 ~ N¡v 4 2 3/2 1 N¡¡¡ 4 3/2 1 1 N¡¡ 4 1 1/2 N¡ 4 o 1/2 Mv 3 2 512 ~======~~========~====~~======~~~~ +============== ¡v 3 2 312!- 1 M 111 3 3!21---~-!----l---------.--~ +-!-----l---!-1 +----H+H~ ------- M11 3 1 1/2 ~==ti:=t,::i====t=' ti :R==;:=t=~l :!===::;::+' =HH=I :j::::======= M¡ 3 o 112 [ j 1 1 _1 1 ·sn {3 4 '1 'la¡_ fJ~I¡ s ~n {33 1 {J¡ a¡ {32 ..'3 í\ 3 1 ry~ 1 L 111 2 3/2 f------r------1--l-----++---+ 1 !+11+--!+¡ +-1¡ - -++¡ 1-HI+I +--- ¡ --- Lil 2 1 1/2 ~t=!:t=i:i======:J±H===±±Jü:=====l±±:i±I========== f.- 1 ,, •• !l !ttlt L¡ 2 O t/2 1 L¡ Lu L¡¡¡ tll ''í K 1 O 1 12~i_~i__li_ _________ ________ ______ FIGURA 12.4 Diagrama parcial de niveles de energía en el que se pueden ver transiciones comunes que producen rayos X. Las líneas más intensas están señaladas mediante flechas más gruesas. Espectros de fuentes radiactivas A menudo la radiación de rayos X se produce como consecuen– cia de un proceso de desintegración radiactiva. Los rayos gamma, que son indistinguibles de los rayos X, se producen en las reaccio– nes intranucleares. Muchos procesos de emisión a y f3 (véase la sección 32A.2) dejan un núcleo en un estado excitado; entonces, dicho núcleo libera uno o más cuantos de rayos gamma cuando regresa a su estado fundamental. También la captura de electro– nes o captura K produce radiación X. En este proceso, el núcleo captura un electrón K (lo menos común es que sea un electrón L o uno M), y se forma el elemento de número atómico inme– diatamente inferior. Como resultado de la captura K, tienen lugar transiciones electrónicas hacia el orbital vacío y se observan los espectros de líneas de rayos X del nuevo elemento recién for– mado. La vida media de los procesos de captura K oscila desde pocos minutos hasta varios miles de años. Los isótopos radiactivos producidos artificialmente propor– cionan una fuente muy sencilla de radiación monoenergética para ciertas aplicaciones analíticas. El ejemplo más conocido es el del hierro 55, el cual experimenta una reacción de captura K con una vida media de 2.6 años: ~~ Fe~ ~~ Mn + hv La línea resultante Ka del manganeso en casi 2.1 Á ha demostrado ser una fuente útil, tanto para métodos de fluorescencia, como de absorción. En la tabla 12.2 se enumeran algunas fuentes de radio– isótopos comunes en espectroscopia de rayos X. 12A.2 Espectros de absorción Cuando un haz de rayos X se hace pasar a través de una fina película de materia, por lo general, su intensidad o potencia dis– minuye como efecto de la absorción y la difusión. El efecto de la difusión para todos los elementos, excepto los más ligeros, suele ser pequeño y se puede despreciar en las regiones de longitud de onda donde tiene lugar una absorción apreciable. Como se mues– tra en la figura 12.5, el espectro de absorción de un elemento, al igual que su espectro de emisión, es sencillo y consta de pocos picos bien definidos. Una vez más las longitudes de onda de los picos son características del elemento e independientes de su estado químico. Una peculiaridad de los espectros de absorción de rayos X es la aparición de discontinuidades definidas, llamadas bordes de absorción, a longitudes de onda inmediatamente superiores a las del máximo de absorción.