¿Qué es la luz para la Química?

En este post voy a hacer un resumen de qué es la luz para la química, cómo se produce, cómo se propaga y cómo saber el color de un material o de una disolución. Vamos...

¿Qué es la luz?

Hay libros enteros tratando este tema pero vamos a simplificarlo. La luz es una radiación, por lo tanto es una onda, cuya energía depende de lo rápido que vibre. Si vibra más rápido, más energética.

Descomposición de la luz blanca en colores.
El rojo, con la onda más larga, es el menos energético mientras que el violeta, con la longitud de onda más corta, es el más energético.
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Fisiológicamente, somos capaces de percibir este tipo de radiación por los ojos, son los colores. Cada onda, caracterizada por su frecuencia o su longitud de onda corresponde con alguno de los colores del arcoiris. Podemos ver ondas entre 700 y 400 nm, que corresponden al rojo y al violeta, respectivamente. Por debajo del rojo (ondas de más de 700 nm) percibimos algunas ondas en forma de calor, es la zona del infrarrojo. Por encima del violeta (ondas menores de 400 nm) tampoco son visibles, corresponden al ultravioleta, esas ondas que nos ponen morenos y nos achicharran en la playa y en la montaña.

¿Cómo interacciona la luz con la materia?

En las moléculas y los sólidos, esta luz visible corresponde al intervalo de energía de los tránsitos electrónicos entre los niveles de las moléculas. Si se ilumina una molécula o un sólido cristalino con una energía igual a la diferencia de energía entre sus niveles, es capaz de captar esa luz subiendo un electrón al siguiente nivel. A este fenómeno se le conoce como absorción de luz y la cantidad de luz absorbida por una disolución o un sólido está regida por la ley de Lambert-Beer.

Si algo es capaz de absorber luz, aumentando su energía, también puede ser capaz de reemitirla. Esta luz sería del mismo color de la absorbida. También puede ser capaz de absorber luz, perder un poco de energía y volver a emitirla. El color emitido sería de menor energía del absorbido. Este fenómeno se conoce como fluorescencia. Este fenómeno ocurre en los tubos fluorescentes de cualquier baño o cocina, ya hablamos de ello en el post de la eficiencia energética o en los gin-tonic bajo luz ultravioleta, que lucen de color azul.

Gin-tonic azul
Sharyn Morrow, Flickr

También puede pasar que un material absorba luz, la "almacene" incluso hasta algunos segundos y vuelva a reemitirla casi igual. Este fenómeno es la fosforescencia y es observables en carteles de emergencia, que incluso con las luces apagadas emiten luz durante un cierto tiempo.

Cartel fosforescente
https://www.alibaba.com/product-detail/phosphorescent-exit-signs-IMO-symbols-glow_479247473.html

¿Por qué los objetos son coloreados?

Una vez entendido que la materia absorbe luz hay que irse a un terreno más "artístico" para explicar los colores. Cuando un material absorbe un color, también dispersa (no refleja) el resto de los colores, por lo que el material parece del color contrario al de la luz que absorbe. La rueda de colores os la dejo a continuación:

Rueda de color
Si se absorbe un color, el objeto se verá del color opuesto en la rueda

Cuando un sólido en polvo o prensado es blanco realmente es transparente, como la sal de casa, pero es capaz de desviar la luz debido al fenómeno de la refracción, en el que la velocidad de la luz depende del medio por el que viaja, pudiendo cambiar su dirección de propagación. Por contra, los materiales negros son capaces de absorber todos los colores, lo que supone que tienen bandas de energía continuas y vacías a la que es capaz de saltar un electrón de menor energía.

Los cristales en los que nos arreglamos todas las mañanas son capaces de absorber y reemitir sin perder energía todos los colores. Esto pasa porque tiene tantos niveles continuos de energía que los electrones son capaces de saltar dentro de su misma banda y volver a bajar sin pérdida apreciable de energía.

En el caso en el que un objeto emita luz, se verá del color que emite y, por tanto, se puede estimar el color que absorberá, el complementario.

Pregunta a responder:

¿Por qué el cielo es rojo al atardecer y azul durante el día?

Pista: no es porque refleja el azul del mar, que lo he oído varias veces

Hasta aquí el post de hoy, espero que os haya servido para entender qué es el color y cómo son los objetos coloreados. Si te has quedado con ganas de saber algo más (que todavía hay mucho más), con dudas, con algún comentario puedes dejarlo aquí abajo o en la página de Facebook.

Nos vemos en el siguiente post!!