Cuando los fotones de longitud de onda ultravioleta y visible son enviados desde el sol, parece que no interactúan con el CO₂ y otros gases de efecto invernadero. Cuando esa energía electromagnética llega a la tierra, la tierra irradia energía de regreso en forma de radiación infrarroja que interactúa con los gases de efecto invernadero y hace que las moléculas de gas vibren, lo que hace que parte de esta energía se envíe de regreso a la tierra.
Mi pregunta es ¿por qué la radiación de longitud de onda más pequeña no interactúa con el CO₂ pero sí las longitudes de onda más grandes?
Sé que las longitudes de onda más pequeñas probablemente harían que los electrones en las moléculas de gas pasaran a un estado más excitado y finalmente liberaran un fotón en lugar de simplemente hacer vibrar la molécula, pero parece que esto ni siquiera ocurre y la radiación de longitud de onda más pequeña simplemente pasa. a través de los gases de efecto invernadero como si ni siquiera estuvieran allí.
CO , CH y H O absorben en frecuencias infrarrojas porque el campo eléctrico actúa sobre los enlaces químicos polares. Estos excitarán los movimientos de vibración y rotación de la molécula, que luego también irradian en estas frecuencias infrarrojas (diferentes cargas en movimiento).
El infrarrojo no actúa sobre O y N moléculas porque estos enlaces no son polares. IR no puede hacer nada con los átomos de argón en la atmósfera. Es por eso que las pequeñas cantidades de CO gobiernan el clima de la Tierra.
La luz visible no se absorbe porque no coincide con ninguna energía de excitación electrónica en estas moléculas.
La luz ultravioleta se absorbe cuando las energías son lo suficientemente altas como para excitar los electrones: UV C y UV de vacío.
Cada molécula tiene una banda única de frecuencias que afectará a sus electrones por cortesía de los enlaces químicos. Para explicar por qué esto es así, la siguiente es una cita directa de "Organic Structures from Spectra: Fourth Edition by LD Field, et al, 2008, Wiley and Sons, p. 2-3":
"Una banda de absorción se puede caracterizar [sic] principalmente por dos parámetros:
(a) la longitud de onda a la que se produce la máxima absorción
(b) la intensidad de la absorción a esta longitud de onda en comparación con la absorción de la línea de base (o de fondo). Una transición espectroscópica lleva una molécula de un estado inicial a un estado de mayor energía. Para cualquier transición espectroscópica entre estados de energía... el cambio de energía... viene dado por E=hv donde h es la constante de tablones y v es la frecuencia de la energía electromagnética absorbida... Un espectro consta de distintas bandas o transiciones porque la absorción (o emisión de energía está cuantificada [sic]. La brecha de energía de una transición es una propiedad molecular y es característica de la estructura molecular).
Entonces, para las moléculas orgánicas y los gases de efecto invernadero, la radiación infrarroja es extremadamente útil, tanto para probar los productos químicos como para proporcionarles energía, que pueden almacenar/absorber y liberar más tarde. Esta es una de las razones por las que la espectroscopia infrarroja es tan útil para sondear compuestos orgánicos.
Puede encontrar más información sobre la absorción infrarroja de gases de efecto invernadero aquí:
https://scied.ucar.edu/carbon-dioxide-absorbs-and-re-emits-infrared-radiation
y más sobre espectroscopia infrarroja aquí:
https://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/Spectrpy/InfraRed/infrared.htm
UH oh