La espectroscopia es el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia. Es una de las herramientas más poderosas en química analítica, proporcionando información sobre estructura molecular, configuración electrónica y composición elemental en prácticamente todos los tipos de muestra. El espectro electromagnético abarca desde rayos gamma de alta energía (λ < 10 pm) hasta rayos X, ultravioleta (UV), visible (Vis), infrarrojo (IR), microondas y ondas de radio de baja energía (λ > 1 m). Cada región sondea diferentes transiciones moleculares o atómicas.
Cuando la radiación interactúa con la materia, pueden ocurrir tres fenómenos principales: absorción (la molécula absorbe energía de un fotón y transiciona a un estado excitado), emisión (una especie excitada se relaja liberando un fotón) y dispersión (la radiación se desvía con o sin cambio de energía — dispersión Rayleigh y Raman, respectivamente). La espectroscopia de absorción es la más utilizada, y la relación entre absorción y concentración se rige por la ley de Beer-Lambert: A = εbc, donde A es la absorbancia, ε es la absortividad molar, b es la longitud de la trayectoria y c es la concentración.
La espectroscopia molecular involucra transiciones entre niveles de energía cuantizados dentro de las moléculas — electrónicas (UV-Vis), vibracionales (IR, Raman) y rotacionales (microondas). La espectroscopia atómica involucra transiciones de electrones en átomos libres, que típicamente requieren atomización a altas temperaturas (llama, horno o plasma) para romper enlaces moleculares. La absorción atómica (AAS), la emisión atómica (AES, ICP-OES) y la fluorescencia atómica (AFS) son las principales técnicas atómicas.
Todos los instrumentos espectroscópicos comparten componentes comunes: una fuente de radiación (fuente continua o de línea), un selector de longitud de onda (monocromador o filtro) que aísla la longitud de onda analítica, un portamuestras (cubeta, llama o plasma) y un detector (tubo fotomultiplicador, fotodiodo o dispositivo de carga acoplada) que convierte la intensidad de la luz en una señal eléctrica. La relación señal-ruido (SNR) determina la señal detectable más pequeña y puede mejorarse mediante promediado de señales, modulación y amplificación de bloqueo. Los instrumentos modernos a menudo incorporan automuestreadores, adquisición de datos controlada por computadora y software quimiométrico avanzado para deconvolución espectral.
