En espectroscopia , la absorción y emisión inducidas por colisión se refiere a las características espectrales generadas por colisiones inelásticas de moléculas en un gas. Tales colisiones inelásticas (junto con la absorción o emisión de fotones) pueden inducir transiciones cuánticas en las moléculas, o las moléculas pueden formar complejos supramoleculares transitorios con características espectrales diferentes de las moléculas subyacentes. La absorción y la emisión inducidas por colisiones son especialmente importantes en los gases densos, como las nubes de hidrógeno y helio que se encuentran en los sistemas astronómicos.
La absorción y emisión inducida por colisión se distingue del ensanchamiento por colisión en espectroscopia en que el ensanchamiento por colisión proviene de colisiones elásticas de moléculas, mientras que la absorción y emisión inducida por colisión es un proceso intrínsecamente inelástico.
La espectroscopia ordinaria se ocupa de los espectros de átomos o moléculas individuales. Aquí describimos los espectros muy diferentes de los complejos que consisten en dos o más átomos o moléculas que interactúan: la espectroscopia "inducida por interacción" o "inducida por colisión". [1] Tanto los espectros ordinarios como los inducidos por colisión pueden observarse en emisión y absorción y requieren un momento multipolar eléctrico o magnético (en la mayoría de los casos, un momento dipolar eléctrico ) para que se produzca una transición óptica de un cuanto inicial a uno final . estado de una molécula o un complejo molecular. (Para abreviar la expresión, usaremos aquí el término "molécula" indistintamente para átomos y moléculas). Un complejo de moléculas que interactúan puede consistir en dos o más moléculas en un encuentro de colisión, o bien en una molécula de van der Waals débilmente unida . A primera vista, puede parecer extraño tratar las transiciones ópticas de un complejo de colisión, que puede existir solo momentáneamente, durante la duración de un encuentro de sobrevuelo (aproximadamente 10 −13 segundos ).), de la misma manera que se hizo durante mucho tiempo para las moléculas en la espectroscopia ordinaria. Pero incluso los complejos transitorios de moléculas pueden verse como un nuevo sistema "supermolecular" que está sujeto a las mismas reglas espectroscópicas que las moléculas ordinarias. Las moléculas ordinarias pueden verse como complejos de átomos que tienen propiedades espectroscópicas nuevas y posiblemente muy diferentes a las de los átomos individuales de los que consta la molécula, cuando los átomos no están unidos como una molécula (o no están "interactuando"). De manera similar, los complejos de moléculas que interactúan pueden (y generalmente lo hacen) adquirir nuevas propiedades ópticas, que a menudo están ausentes en las moléculas individuales bien separadas que no interactúan.
Los espectros de absorción (CIA) y emisión (CIE) inducidos por colisión son bien conocidos en las regiones de microondas e infrarrojo del espectro electromagnético, pero también se producen en casos especiales en las regiones visible y ultravioleta cercana. [1] [2] Se han observado espectros inducidos por colisión en casi todos los gases densos, y también en muchos líquidos y sólidos. [3] [4]CIA y CIE se deben a las interacciones intermoleculares, que generan momentos dipolares eléctricos. Observamos que también existe un proceso análogo de dispersión de luz inducida por colisión (CILS) o Raman, que está bien estudiado y en muchos aspectos es completamente análogo a CIA y CIE. CILS surge de incrementos de polarizabilidad inducidos por interacción de complejos moleculares; el exceso de polarizabilidad de un complejo, relativo a la suma de polarizabilidades de las moléculas que no interactúan. [5]