Espectroscopía de la Atmósfera


Objetivo

Proporcionar al alumno los fundamentos teóricos y prácticos de la espectroscopía molecular como herramienta básica para el análisis de compuestos químicos en la atmósfera. Se abarcarán las técnicas más importantes de percepción remota para la determinación cualitativa y cuantitativa de contaminates atmosféricos. El curso incluye trabajo de laboratorio en el cual los estudiantes harán mediciones y análisis espectroscópicos de algun compuesto en la fase de gas.


Temario:

  1. Antecedentes de la espectroscopia atmosférica (EA)

    1. Historia

    2. Percepción remota de la atmósfera

      1. Definición y aplicaciones

      2. en el UV-visible

      3. en el Infrarrojo y microondas

    3. Conceptos

      1. Química y Física de la Atmósfera (T, P y HR)

      2. Radiación (radiación electromagnética, La velocidad de la luz, polarización, efectos de Doppler, el espectro electromagnético, radiación solar y terrestre, el balance energético

      3. Absorción de Radiación por Gases (protección contra rayos UV, en el visible e infrarrojo, el efecto invernadero

  2. Introducción a la Mecánica Cuántica

    1. Antecedentes

      1. La Catástrofe del UV

      2. El efecto fotoeléctrico

      3. El efecto de Compton

      4. El Modelo del Átomo

    2. El Principio de Incertidumbre

    3. La Ecuación de Schrödinger

      1. Ejemplo: el péndulo

      2. Movimiento en una dimensión

      3. La Caja Potencial Unidimensional

      4. La Iinterpretación de Born

  3. Espectroscopía Atómica

    1. El Átomo de Hidrógeno

      1. La ecuación de Schrödinger del átomo de H

      2. Solución de la ecn de Schrödinger para el átomo de H

      3. Condiciones de la solución de del átomo de H

      4. El espectro del átomo de H

      5. Los orbitales Variación

    2. Átomos Multielectrónicos

      1. El principio de exclusión de Pauli

      2. El “espín”

      3. Configuraciones electrónicas – Símbolos

      4. Orbitales de Campos Autoconsistentes (SCF)

      5. Aproximación de Hartree

      6. Principio de Variación

    3. Instrumentación para la Espectroscopía Atómica

      1. Conceptos básicos

      2. Diagramas de energía

      3. Espectros

      4. AAS AES

  4. Espectroscopía Molecular

    1. Conceptos mecanico-cuánticos

      1. La molécula mas simple: H2+

      2. La approximación de Born-Oppenheimer

      3. El Método LCAO-MO

      4. Principio de Variación

    2. Moléculas Biatómicas

      1. La Molécula de Hidógeno

      2. Orbitales Moleculares

      3. Símbolos

    3. Rotación de Molecular

      1. Descripción clásica de rotación

      2. Descripción mecanico cuántica

      3. Propiedades de la solución de la ec. de Schrödinger

      4. Espectros de rotación

      5. Población de niveles energéticos

    4. Vibración Molecular

      1. El Oscilador armónico Clásico

      2. Solución Mecanico Cuántica del Oscilador armónico

      3. Vibración de la Molécula Biatómica

    5. Transiciones Vibra-Rotacionales

      1. Ejemplos

    6. Moléculas Multiatómicas

      1. Teoría de Grupos

      2. Reglas de Selección

      3. CO2 y H2O

  5. Conceptos generales de la EA

    1. Corte transversal de absorción

    2. Parámetros moleculares de la línea

      1. Posición de la línea

      2. Intensidad de la línea

      3. Ensanchamiento por presión

      4. Parámetros de desplazamiento

    3. Resolución espectral y el ILS

    4. Información de perfiles verticales

    5. Dispersión (Mie, Raleigh, otros fenómenos)

  6. Métodos espectroscópicos de percepciión remota

    1. Dobson y Brewer

    2. DOAS

      1. Trayectoria abierta

      2. Satélites (GOMOS, SCHAMACHY, etc.)

    3. LIDAR

    4. FTIR

      1. Celdas de paso múltiple (White, CRDS)

      2. Trayectoria abierta

      3. Absorción solar y lunar

      4. Satélites (MIPAS, IASI, etc.)


Bibliografía



Método de evaluación: tareas, exámenes parciales y examen final.