La luz y las moléculas

La luz puede transportar energía y, cuando encuentra materia, puede atravesarla, ser reflejada o ser absorbida. Pero no todas las sustancias interactúan de la misma manera con todos los tipos de luz.

En un átomo, la absorción de luz puede provocar cambios en la energía de sus electrones. En una molécula, la situación es más compleja: los átomos están unidos entre sí formando una estructura con una determinada forma y distribución de cargas. Por eso, al recibir energía de la luz, una molécula puede responder de distintas maneras: puede girar, vibrar, modificar el estado de sus electrones e incluso romper alguno de sus enlaces.

Además, una molécula no puede absorber cualquier cantidad de energía. Dependiendo de su estructura y de sus enlaces, interactuará con algunas radiaciones y con otras prácticamente no lo hará.

Esto nos lleva a una pregunta que vamos a investigar:

¿Qué relación existe entre la estructura de una molécula y la forma en que interactúa con diferentes tipos de luz?

Actividad: Moléculas y luz

Vamos a utilizar el simulador de PhET Colorado “Moléculas y luz” para estudiar cómo interactúan distintas sustancias cuando reciben diferentes tipos de luz.

1. Explorá libremente el simulador durante unos minutos. Observá que la luz está representada mediante pequeñas partículas llamadas fotones. Los fotones tienen distinta energía según el tipo de luz.

   En el simulador aparecen cuatro tipos de luz:

   • Luz visible: es la parte de la luz que pueden detectar nuestros ojos.
   • Luz ultravioleta: forma parte de la radiación que recibimos del Sol. Puede producir daños en nuestra piel, por eso usamos protector solar.
   • Luz infrarroja: es invisible para nuestros ojos y está relacionada con la radiación térmica que recibimos, por ejemplo, al acercarnos a un fuego.
   • Microondas: son ondas electromagnéticas utilizadas, entre otras cosas, por los hornos microondas para calentar alimentos y en distintos sistemas de comunicación.

2. Probá cada molécula con cada uno de los tipos de luz. Observá cuidadosamente qué sucede con la molécula cuando recibe los fotones.

   Completá el siguiente cuadro indicando SÍ cuando observes que la molécula interactúa con la luz y NO cuando los fotones pasen sin producir ningún efecto. NOTA: esperar que pasen varios fotones antes de decidir, las interacciones no se producen todo el tiempo.

   Molécula	Microondas	Infrarrojo	Visible	Ultravioleta
   CO
   N2
   O2
   CO2
   CH4
   H2O
   NO2
   O3

3. Las sustancias que absorben radiación infrarroja pueden contribuir al efecto invernadero, ya que interactúan con parte de la radiación térmica emitida por la superficie terrestre.

   ¿Cuáles de las sustancias del simulador interactúan con la luz infrarroja?

4. Parte de la radiación ultravioleta proveniente del Sol puede ser perjudicial para los seres vivos.

   Según lo observado en el simulador, ¿qué sustancias de la lista pueden actuar como barrera al absorber radiación ultravioleta antes de que llegue a la superficie terrestre?

5. Cuando calentamos una taza de té en un horno microondas, el líquido puede aumentar rápidamente su temperatura mientras que el aire que se encuentra dentro del aparato se calienta mucho menos.

   Usando lo que observaste en el simulador, ¿cómo explicarías esta diferencia?