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Espectrofotometría
UNIDAD III
¿Qué es?
Es un
método
científico.
Utilizado para medir
cuánta luz absorbe una
sustancia química.
Mide la intensidad de la
luz cuando un haz
luminoso pasa a través
de la solución muestra
Se basa en la
Ley de Beer-
Lambert
Esta medición también
puede usarse para
medir la cantidad de un
producto químico
conocido en una
sustancia.
Principios de la
espectrofotometría
Rango UV de 180 a 380 nm y visible de 380 a 780 nm
λ
Muestra
Ejemplos
Principales leyes de la
espectrofotometría
Ley de Beer: declara que la cantidad de luz absorbida por un
cuerpo depende de la concentración en la solución.
Principales leyes de la
espectrofotometría
Ley de Lambert: dice que la cantidad de luz absorbida por un
objeto depende de la distancia recorrida por la luz.
Principales leyes de la
espectrofotometría
Ley de Bouguer-Beer-Lambert: Una ley muy importante es la ley
de Bouguer-Beer-Lambert (también conocida como ley Lambert
Bouguer y Beer) la cual es solo una combinación de las citadas
anteriormente.
Al hacer pasar una cantidad de fotones o de radiaciones, por las leyes
mencionadas anteriormente, hay una pérdida y queda expresada en la
siguiente ecuación:
A = ε.d.c
Comprende a la mínima ecuación que relaciona la concentración (c), la
absorbancia de la muestra (A), el espesor recorrido por la radiación (d) y el
factor de calibración (ε). El factor de calibración relaciona la concentración y
la absorbancia de los estándares, conocido como absortividad molar.
Coeficiente de extinción molar
oMedida de la cantidad de luz absorbida por unidad
de concentración.
oUn compuesto con un alto coeficiente de extinción
molar es muy eficiente en la absorción de luz en la
longitud de onda adecuada y, por lo tanto, puede
detectarse por medidas de absorción cuando se
encuentra en disolución a concentraciones muy
bajas.
oUnidades= L mol-1 cm-1
Espectrofotometría.pptx
Calcular la absortividad molar
con la recta de compensación
Utiliza un gráfico para representar
la concentración frente a la
absorbancia.
Utiliza los puntos de datos para
determinar la pendiente de la
recta de compensación.
Divide la pendiente de la línea entre la
longitud de la trayectoria (profundidad de la
cubeta) para calcular la absortividad molar.
Transmitancia
Definimos transmitanciacomo la relación de la cantidad de luz transmitida a la
cantidad de luz que cayó inicialmente en la superficie.
La ecuación de la transmitancia se define
como sigue:
T = P / P0 (I/I0)
Donde:
•T = Transmitancia.
•P = Intensidad de la luz transmitida.
•P0 = Intensidad de la luz incidente.
Espectrofotometría.pptx
La absorción (o absorbancia) es igual a A, la que es el
logaritmo reciproco de la transmitancia:
A= log 1/T
lo que es igual a:
A= -log T
Las ecuaciones mencionados de las leyes son validas solo y
solo sí:
La radiación incidente es monocromática.
Las especies actúan independientemente unas de otras
durante la absorción.
La absorción ocurre en un volumen de sección trasversal
uniforme
Ejemplos
1) Una disolución 100 µM de un determinado cromóforo tuvo una transmitancia a
525 nm de 0.5 cuando se midió en una celda 1.5 cm de longitud. Calcular: a) la
absorbancia de la disolución; b) la absortividad molar del cromóforo
a) A = -log T = - log 0.5 = 0.301
b) A = C ε L Reordenando la ecuación obtendremos:
ε = A/(C x L) = 0.301 /(10-4 M x 1.5 cm) = 2 x 103 M-1 cm-1
2) Una disolución patrón de níquel 5.00 x 10-5 M se coloca en una cubeta de longitud
de paso 1 cm. La absorbancia a 592 nm es 0.446. a) ¿Cuánto vale ε a 592 nm?. b) Si
una disolución problema de níquel tiene una absorbancia de 0.125 a la misma λ
¿cuál es la concentración de níquel en la muestra?.
a) Dado que A = C ε L. Entonces 0.446 = 5 x 10-5 M x 1 cm x ε y deducimos ε = 8920
M-1 cm-1
b) Aplicando que A = C ε L 0.125 = 8920 M-1 cm-1 x 1 cm x C; y por lo tanto C= 14 µM
Principios básicos de la
espectroscopía UV-Visible
Análisis cualitativo
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óptica de un solo haz
Los instrumentos de simple haz son aquellos en los cuales el haz de luz
sigue una única trayectoria entre la fuente y el detector. La banda de luz
atraviesa la muestra que se halla contenida en una celda, la luz
transmitida por la muestra pasa al detector originándose una corriente
eléctrica que por medio de diferentes circuitos permite observar una
señal, ya sea el movimiento de una aguja o señal digital o un registro
gráfico.
Instrumentos de doble haz
En los instrumentos de doble haz la luz proveniente de la fuente es
dividida en dos haces después de salir del monocromador mediante un
sistema de espejos divisores (Figura 4B). Esta división produce dos
haces de luz, uno de ellos se dirige a la celda de referencia, que
contiene el blanco, y el otro haz se dirige hacia la celda de muestra. Los
dos haces de luz después de atravesar la celda de referencia y la de
muestra llegan a detectores separados para obtener la señal
correspondiente.
Los sistemas de doble haz tienen la ventaja de que cualquier variación
en la intensidad de la fuente, la eficiencia de la red, la reflectividad de
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simultáneamente a los dos haces. En consecuencia, la relación de
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  • 2. ¿Qué es? Es un método científico. Utilizado para medir cuánta luz absorbe una sustancia química. Mide la intensidad de la luz cuando un haz luminoso pasa a través de la solución muestra Se basa en la Ley de Beer- Lambert Esta medición también puede usarse para medir la cantidad de un producto químico conocido en una sustancia.
  • 3. Principios de la espectrofotometría Rango UV de 180 a 380 nm y visible de 380 a 780 nm
  • 6. Principales leyes de la espectrofotometría Ley de Beer: declara que la cantidad de luz absorbida por un cuerpo depende de la concentración en la solución.
  • 7. Principales leyes de la espectrofotometría Ley de Lambert: dice que la cantidad de luz absorbida por un objeto depende de la distancia recorrida por la luz.
  • 8. Principales leyes de la espectrofotometría Ley de Bouguer-Beer-Lambert: Una ley muy importante es la ley de Bouguer-Beer-Lambert (también conocida como ley Lambert Bouguer y Beer) la cual es solo una combinación de las citadas anteriormente. Al hacer pasar una cantidad de fotones o de radiaciones, por las leyes mencionadas anteriormente, hay una pérdida y queda expresada en la siguiente ecuación: A = ε.d.c Comprende a la mínima ecuación que relaciona la concentración (c), la absorbancia de la muestra (A), el espesor recorrido por la radiación (d) y el factor de calibración (ε). El factor de calibración relaciona la concentración y la absorbancia de los estándares, conocido como absortividad molar.
  • 9. Coeficiente de extinción molar oMedida de la cantidad de luz absorbida por unidad de concentración. oUn compuesto con un alto coeficiente de extinción molar es muy eficiente en la absorción de luz en la longitud de onda adecuada y, por lo tanto, puede detectarse por medidas de absorción cuando se encuentra en disolución a concentraciones muy bajas. oUnidades= L mol-1 cm-1
  • 11. Calcular la absortividad molar con la recta de compensación
  • 12. Utiliza un gráfico para representar la concentración frente a la absorbancia.
  • 13. Utiliza los puntos de datos para determinar la pendiente de la recta de compensación.
  • 14. Divide la pendiente de la línea entre la longitud de la trayectoria (profundidad de la cubeta) para calcular la absortividad molar.
  • 15. Transmitancia Definimos transmitanciacomo la relación de la cantidad de luz transmitida a la cantidad de luz que cayó inicialmente en la superficie. La ecuación de la transmitancia se define como sigue: T = P / P0 (I/I0) Donde: •T = Transmitancia. •P = Intensidad de la luz transmitida. •P0 = Intensidad de la luz incidente.
  • 17. La absorción (o absorbancia) es igual a A, la que es el logaritmo reciproco de la transmitancia: A= log 1/T lo que es igual a: A= -log T Las ecuaciones mencionados de las leyes son validas solo y solo sí: La radiación incidente es monocromática. Las especies actúan independientemente unas de otras durante la absorción. La absorción ocurre en un volumen de sección trasversal uniforme
  • 18. Ejemplos 1) Una disolución 100 µM de un determinado cromóforo tuvo una transmitancia a 525 nm de 0.5 cuando se midió en una celda 1.5 cm de longitud. Calcular: a) la absorbancia de la disolución; b) la absortividad molar del cromóforo a) A = -log T = - log 0.5 = 0.301 b) A = C ε L Reordenando la ecuación obtendremos: ε = A/(C x L) = 0.301 /(10-4 M x 1.5 cm) = 2 x 103 M-1 cm-1 2) Una disolución patrón de níquel 5.00 x 10-5 M se coloca en una cubeta de longitud de paso 1 cm. La absorbancia a 592 nm es 0.446. a) ¿Cuánto vale ε a 592 nm?. b) Si una disolución problema de níquel tiene una absorbancia de 0.125 a la misma λ ¿cuál es la concentración de níquel en la muestra?. a) Dado que A = C ε L. Entonces 0.446 = 5 x 10-5 M x 1 cm x ε y deducimos ε = 8920 M-1 cm-1 b) Aplicando que A = C ε L 0.125 = 8920 M-1 cm-1 x 1 cm x C; y por lo tanto C= 14 µM
  • 19. Principios básicos de la espectroscopía UV-Visible Análisis cualitativo Localización de máximos Se identifica y diferencía un elemento de otro Análisis cuantitativo La intensidad es mayor cuanto mayor es su concentración
  • 22. Instrumentos con configuración óptica de un solo haz Los instrumentos de simple haz son aquellos en los cuales el haz de luz sigue una única trayectoria entre la fuente y el detector. La banda de luz atraviesa la muestra que se halla contenida en una celda, la luz transmitida por la muestra pasa al detector originándose una corriente eléctrica que por medio de diferentes circuitos permite observar una señal, ya sea el movimiento de una aguja o señal digital o un registro gráfico.
  • 23. Instrumentos de doble haz En los instrumentos de doble haz la luz proveniente de la fuente es dividida en dos haces después de salir del monocromador mediante un sistema de espejos divisores (Figura 4B). Esta división produce dos haces de luz, uno de ellos se dirige a la celda de referencia, que contiene el blanco, y el otro haz se dirige hacia la celda de muestra. Los dos haces de luz después de atravesar la celda de referencia y la de muestra llegan a detectores separados para obtener la señal correspondiente. Los sistemas de doble haz tienen la ventaja de que cualquier variación en la intensidad de la fuente, la eficiencia de la red, la reflectividad de los espejos, la fotosensibilidad del detector, etc., afecta simultáneamente a los dos haces. En consecuencia, la relación de energía de los dos haces permanece siempre constante

Notas del editor

  1. En la espectrofotometría es aprovechada la absorción de radiación electromagnética en lazona del ultravioleta y visible del espectro.
  2. La muestra absorbe parte de la radiaciónincidente en este espectro y promueve la transición del analito hacia un estado excitado,transmitiendo un haz de menor energía radiante. En esta técnica es medida la cantidad deluz absorbida como una función de la longitud de onda utilizada. La absorción de lasradiacionesultravioletas, visibles e infrarrojas depende de la estructura de las moléculas,y es característica para cada sustancia uímica
  3. La Ley de Beer declara que la cantidad de luz absorbida por un cuerpo depende de la concentración en la solución. Por ejemplo, en un vaso de vidrio tenemos agua con azúcar disuelta y en otro vaso tenemos la misma cantidad de agua pero con mayor cantidad de azúcar en solución. El detector es una celda fotoeléctrica, y la solución de azúcar es la que se mide en su concentración. Según la ley de Beer, si hiciéramos que un rayo de luz atravesara el primer vaso, la cantidad de luz que saldría del otro lado seria mayor que si repitiéramos esto en el segundo; ya que en el segundo, las ondas electromagnéticas chocan contra un mayor número de átomos o/y moléculas y son absorbidos por estos
  4. Por ejemplo, retomando el ejemplo de los vasos, pero ahora, pensemos que ambos tiene la misma cantidad de agua y la misma concentración de azúcar, pero, el segundo tiene un diámetro mayor que el otro. Según la ley de Lambert, si hiciéramos que un rayo de luz atravesara el primer vaso, la cantidad de luz que saldría del otro lado seria mayor que si repitiéramos esto en el segundo; ya que en el segundo, las ondas electromagnéticas chocan contra un mayor número de átomos o/y moléculas y son absorbidos por estos; de la misma forma que se explicó en la ley de Beer.
  5. Por ejemplo, retomando el ejemplo de los vasos, pero ahora, pensemos que ambos tiene la misma cantidad de agua y la misma concentración de azúcar, pero, el segundo tiene un diámetro mayor que el otro. Según la ley de Lambert, si hiciéramos que un rayo de luz atravesara el primer vaso, la cantidad de luz que saldría del otro lado seria mayor que si repitiéramos esto en el segundo; ya que en el segundo, las ondas electromagnéticas chocan contra un mayor número de átomos o/y moléculas y son absorbidos por estos; de la misma forma que se explicó en la ley de Beer.
  6. Ejemplo: con una cubeta de 1 cm de longitud, mediste la absorbancia de una solución que posee una concentración de 0,05 mol/L. La absorbancia en una longitud de onda de 280 nm fue de 1,5. ¿Cuál es la absortividad molar de esta solución? ɛ280 = A/lc = 1.5/(1 x 0,05) = 30 L mol-1 cm-1
  7. Mide la intensidad de la luz transmitida a través de soluciones con concentraciones variadas. Prepara de tres a cuatro concentraciones de una solución. Ahora utiliza un espectrofotómetro para medir la absorbancia de una concentración en una determinada longitud de onda. Comienza con la más baja hasta terminar con la más alta. El orden es irrelevante, pero lleva un registro de qué absorbancia encaja con determinado cálculo.
  8. Utiliza los valores que obtuviste con el espectrofotómetro para representar cada punto en un gráfico lineal. Por cada valor individual, coloca la concentración en el eje “X” y la absorbancia en el eje “Y”.[9] Traza una línea entre cada punto. Si las medidas son correctas, los puntos deben formar una línea recta que indique que la absorbancia y la concentración son proporcionales a la Ley de Lambert-Beer.[10]
  9. Para calcular la pendiente de la línea, deberás dividir la elevación entre el trayecto. Utiliza dos puntos de datos, resta los valores de “X” e “Y” entre sí y luego divide Y/X.La ecuación para hallar la pendiente de una línea es la siguiente: (Y2 - Y1)/(X2 - X1). El punto más elevado de la línea está representado con el subíndice 2, mientras que el punto más bajo, con el subíndice 1. Ejemplo: la absorbancia en una concentración molar de 0,2 es 0,27, y en una de 0,3 es 0,41. Los valores de absorbancia son los que se encuentran en “Y”, mientras que las concentraciones son los valores de “X”. Si utilizamos la ecuación para calcular la pendiente de una línea, obtendremos lo siguiente: (Y2 - Y1)/(X2 - X1) = (0,41-0,27)/(0,3-0,2) = 0,14/0,1 = 1,4, cifra que representa dicha pendiente
  10. El último paso en el cálculo de la absortividad molar con puntos de datos consiste en dividir la longitud de la trayectoria. Esta viene a ser la profundidad de la cubeta utilizada en el espectrofotómetro. Continuando con el ejemplo anterior: si 1,4 es la pendiente de la línea y la longitud de trayectoria es 0,5 cm, entonces la absortividad molar es 1,4/0,5 = 2,8 L mol-1 cm-1.
  11. La fuente de luz que emite la radiación que posteriormente interactúa con la muestra. ● Un sistema monocromador que permita separar bandas de luz estrechas, ya sea antes o después de la interacción de la luz con la muestra. El monocromador está constituido por lentes, espejos, redes de difracción, prismas de refracción, rendijas etc. ● Un compartimento para colocar la muestra en celdas o cubetas adecuadas, dependiendo de la región del espectro utilizada. El compartimento estará colocado de manera que el haz de luz de la fuente atraviese la muestra perpendicularmente. ● Un sistema para la detección de la radiación que ha atravesado la muestra o sistema detector. ● Sistemas electrónicos de amplificación, transformación y comparación de señal. ● Sistemas de registro de señal o almacenamiento de datos