12.6 : Transiciones Electrónicas Moleculares Mediante Espectroscopia UV-Vis.

En la espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis), la absorción de la radiación electromagnética se utiliza para investigar la estructura electrónica de las moléculas. Esta técnica proporciona información sobre las transiciones electrónicas moleculares, en particular el movimiento de los electrones entre diferentes orbitales moleculares. La radiación se absorbe si la energía de la radiación electromagnética que pasa a través de la molécula es exactamente igual a la diferencia de energía entre los estados excitado y de menor energía. Durante este proceso, los electrones de una molécula pasan del orbital molecular ocupado más alto (HOMO) al orbital molecular desocupado más bajo (LUMO), pasando a un estado de mayor energía. Esta transición y los tipos de orbitales involucrados son fundamentales para comprender cómo interactúan las moléculas con la luz UV-Vis. Las diferencias de energía entre el HOMO y el LUMO se conocen como brecha de banda, que normalmente oscila entre 125 y 650 kJ/mol.

Un grupo de átomos en una molécula responsable de absorber la radiación se llama cromóforo. Cuando un cromóforo sufre cambios estructurales, tanto la energía como la intensidad de la absorción de la molécula cambian. Las moléculas con diferentes estructuras químicas tienen brechas de banda y absorben radiación en diferentes longitudes de onda, lo que produce diferentes espectros de absorción.

En la teoría de orbitales moleculares, los niveles de energía de los orbitales influyen en los tipos de transiciones electrónicas que pueden ocurrir. Por lo general, los orbitales moleculares ocupados de menor energía son los orbitales σ, que corresponden a los enlaces σ. A continuación, en términos de energía, se encuentran los orbitales π, seguidos de los orbitales no enlazantes (n) que contienen un par de electrones no compartido. Los niveles de energía más altos se encuentran en los orbitales desocupados o antienlazantes (π* y σ*). Durante las transiciones electrónicas se deben tener en cuenta ciertas restricciones, conocidas como reglas de selección. Una regla de selección importante establece que no se permiten las transiciones que implican un cambio en el número cuántico de espín de un electrón. Dichas transiciones se denominan transiciones "restringidas". Un ejemplo común es la transición de los orbitales n a π*, que a menudo se observan en moléculas que contienen pares solitarios.