MODELO DE PRESENTACION

1. Espectrofotometría
MIRIAN COLONIA RAMIREZ

2. Definición
 La espectrofotometría es la medición de la
cantidad de energía radiante que absorbe o
transmite un sistema químico en función de la
longitud de onda; es el método de análisis
óptico más usado en las investigaciones
químicas y bioquímicas.

3. INTRODUCCIÓN:
Los métodos de análisis que se basan en la medición de luz y otras formas
de radiación electromagnética son los que más se utilizan en la química
analítica.
La espectroscopía es una ciencia que estudia las interacciones que
suceden entre la radiación y la materia.
Los métodos espectroscópicos de análisis miden la cantidad de radiación
producida ó absorbida por las especies atómicas o moleculares que se
analizan.
Estos métodos también se clasifican de acuerdo con la región del espectro
electromagnético que se utiliza para hacer la medición.
Estas regiones son:
- Rayos gamma (ƴ)
- Rayos X
- Radiación UV
- Visible
- Rayos infrarrojos (IR)
- Microondas
- Radiofrecuencia (RF)

4. Métodos que miden la radiación electromagnética que emana de la materia o
que interacciona con ella.
o ESPECTROSCÓPICOS
Se basan en la medida de la intensidad de los fotones (electrones e iones) en función
de la longitud de onda de la energía radiante (espectros) debida a transiciones entre los
estados de energía característica de los componentes de la muestra
 Pueden ser de tres tipos :
 De Absorción : La muestra se somete a una radiación y se determina la fracción
de radiación absorbida
De Emisión: La muestra se expone a una fuente que hace aumentar su
contenido energético en el estado de alta energía (excitado) y parte de la energía
en exceso se pierde en forma de radiación
 De Dispersión (Scattering): Se mide la fracción transmitida en todas las
direcciones a partir de la trayectoria inicial
o NO ESPECTROSCÓPICOS
Se basan en interacción entre la
radiación electromagnética y la materia
cuando la radiación es considerada
únicamente como una onda
Refracción
Refractometría
Interferometría
Polarimetría
Nefelometría
Turbidimetría
Dispersión
Difracción De Rayos X
Propiedades
ondulatorias
Métodos Ópticos

5. FUENTES DE
EXCITACIÓN
Energía
Térmica
Energía
Electromagnética
Choques con
partículas
Campos
magnéticos
MUESTRA A ANALIZAR
MEDIDA DE FOTONES ELECTRONES IONES
Espectrometría
óptica
Espectrometría
de electrones
Espectrometría
de masas
Dan lugar a la obtención de un espectro característico de los constituyentes de la
muestra que se produce como resultado de la excitación de los átomos o
moléculas con energía térmica, radiación electromagnética o choques con
partículas (electrones, iones o neutrones).
Métodos Espectroscópicos

6. En la siguiente figura se muestra únicamente la oscilación del campo eléctrico,
la amplitud de la onda es la longitud del vector del campo eléctrico en el punto
máximo de la onda, mientras que la longitud de onda es la distancia entre los
puntos máximos sucesivos.
La amplitud es la longitud del vector del
campo eléctrico en el punto máximo de
la onda.
El período p de la onda es el tiempo
necesario para el paso de los sucesivos
máximos ó mínimos por un punto fijo en
el espacio. En cuanto a la frecuencia Ʋ
es el número de oscilaciones del vector
del campo por unidad de tiempo y es
igual a 1/ p.
Por último diremos que la longitud de onda ʎ es la distancia lineal entre dos
puntos sucesivos máximos ó mínimos de la onda.

7. Regiones del Espectro electromagnético
Abarca un intervalo tan grande de longitud de onda, de frecuencia y de energía
que necesita una escala logarítmica.

8. Tipos de espectroscopia
Intervalo habitual de
longitudes de onda
Tipo de transición cuántica
Emisión de rayos gamma 0.005 – 1.4 Ǻ Nuclear
Absorción y emisión de
rayos X
0.1 – 100 Ǻ Electrones internos
Absorción UV de vacío 10 – 180 nm Electrones de valencia
Absorción y emisión
ultravioleta-visible
180 – 780 nm Electrones de valencia
Absorción infrarroja
Dispersión Raman
0.78- 300 μm Vibración de moléculas
Absorción de microondas 0.75 – 3.75 mm Rotación de moléculas
Resonancia de espín
electrónico
3 cm
Espín de los electrones en un
campo magnético
Resonancia magnética
nuclear
0.6 – 10 m
Espín de los núcleos en un
campo magnético
Métodos Espectroscópicos
Basados en la medida de la radiación electromagnética

10. METODOS ESPECTROSCOPICOS DE ABSORCION
Absorbancia: Atenuación de los fotones a medida que atraviesan una muestra.
Espectro de absorbancia: Gráfica de la absorbancia de la radiación
electromagnética producida por la muestra en función de la longitud de onda.
Emisión: Liberación de un fotón cuando un analito recupera su estado de menor
energía desde un estado de mayor energía.

11. METODOS ESPECTROSCOPICOS DE ABSORCION
- La absorción de radiación es un proceso en el que la energía electromagnética
se transfiere a los átomos, iones o moléculas que componen la muestra.
- La absorción provoca que estas partículas pasen de su estado normal a
temperatura ambiente a uno o más estados excitados de energía superior.
Conceptos importantes en la absorción:
Los métodos cuantitativos basados en la absorción requieren dos medidas de
potencia:
*una, antes de que el haz haya pasado a través del medio que contiene la
muestra (P0), y
* otra, después (P).
La transmitancia y la absorbancia son dos términos que se utilizan ampliamente
en la espectrometría de absorción y se relacionan por la razón de P0 y P.
*TRANSMITANCIA
T = P/P0
%T = (P/ P0)x100
*ABSORBANCIA
A = -log P/P0
A = å b C
A = log P0/P

12. P : intensidad (potencia) de la radiación transmitida
P0 : intensidad (potencia) de la radiación incidente
c : concentración molar de la sustancia absorbente
å : coeficiente de extinción molar (M-1cm-1)
b : espesor de la sustancia atravesada
Al contrario que con la transmitancia, la absorbancia de un medio aumenta cuando
la atenuación del haz se hace mayor.
Todo lo anterior se fundamenta en la siguiente ley:
Ley de Beer: Cuando un rayo de luz monocromática pasa a través de un medio
absorbente, su intensidad disminuye exponencialmente a medida que aumenta la
concentración de la sustancia absorbente en el medio, esto es:
log P0 /P = a·b·C

13. A) Absorción por compuestos orgánicos
Dos tipos de e- son responsables de que las moléculas absorban radiación
UV-Vis:
- e- compartidos que participan directamente en la formación de enlaces y
que están asociados a más de un átomo.
- e- externos no compartidos, localizados preferentemente entorno a
átomos como O, S, N y halógenos.(e situados en orbitales no enlazantes
n)
 a la que absorbe una molécula depende de la fuerza con que
retiene a sus distintos e-.
Enlaces sencillos C-C o C-H:  de la región del UV de vacío (<180 nm)
Enlaces dobles o triples:  de la región del UV
Compuestos orgánicos que contienen S, Br y I: absorben en la región UV

14. B) Absorción por compuestos inorgánicos
-Los espectros presentan máximos de absorción anchos y poca estructura
fina.
-Excepción: iones de la serie de los lantánidos y actínidos. Los e- (4f
y 5f) responsables de la absorción están apantallados de influencias
externas por e- situados en orbitales de nº cuánticos elevados.
Consecuencia: bandas de absorción estrechas y están relativamente poco
afectadas por la naturaleza de las especies asociadas a ese ión y por el
disolvente.
- Iones y complejos de las 2 primeras series de transición: son
coloreados al menos en alguno de sus estados de oxidación. La
absorción de radiación Vis se debe a transiciones de e- entre orbitales d
llenos y vacíos que difieren en energía a causa de los ligandos unidos a
los iones metálicos. La diferencia de energía entre orbitales d depende
del estado de oxidación del elemento, su posición en la Tabla periódica y
la clase de ligando unido a ese ión.

15. C) Absorción de transferencia de carga
- Complejo de transferencia de carga: consta de un grupo
dador de e- unido a un aceptor de e-.
- Cuando uno de estos compuestos absorbe radiación, se transfiere
un e- del dador a un orbital localizado preferente en el aceptor.
- El estado excitado es un producto de un proceso de oxidación
/reducción.
- Complejos inorgánicos y orgánicos.
-Se caracteriza por tener absortividades molares mayores de las
habituales (Max > 1000), circunstancia que conduce a una gran
sensibilidad.

16. INSTRUMENTACIÓN PARA ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN UV-VIS
FOTÓMETROS
* Instrumento sencillo utilizado para medir la absorbancia y
que emplea filtros de absorción o interferencia para
seleccionar la longitud de onda.
* Suelen usarse prácticamente en la región del Visible.
* Ventajas: Son sencillos, bastante económicos, robustos y
facilidad en cuanto a mantenimiento. Pueden transportarse,
lo que lo convierte en un aparato útil para realizar análisis
espectroscópicos de campo.
* Inconvenientes: No puede utilizarse para obtener
espectros de absorción.

17. ESPECTROFOTOMETRO UV-VISIBLE
Las consideraciones a tener en cuenta antes de su realización son las
siguientes:
 Selección de la longitud de onda: se necesita una longitud de onda
que
produzca un pico de absorción para obtener así la máxima
sensibilidad.
Esta longitud de onda dependerá de las condiciones de la
muestra (pH, temperatura y concentración).
 Limpieza y manipulación de las cubetas (celdas): se requieren
celdas calibradas y de buena calidad, para que la desviación del
haz de luz y la absorbancia se realice de forma correcta. Hay
que evitar ralladuras, huellas dactilares, etc.
 Determinación de la relación entre absorbancia y concentración:
mediante la toma de alícuotas de una sustancia patrón que vayan
aumentando de concentración progresivamente y midiendo su
absorbancia a una misma longitud de onda.

18. Componentes de un espectrofotómetro:
Los instrumentos incluyen cinco componentes:
- Fuente estable de energía radiante
- Recipiente transparente para contener la muestra.
- Dispositivo que aísla una región restringida del espectro para la medida.
- Detector de radiación que convierte la energía radiante en una señal
utilizable (generalmente eléctrica).
- Sistema de procesamiento y lectura de la señal (la señal detectada se
visualiza en escala de medida, pantalla, medidor digital, registrador).
Fuente
Monocromado
r Celdas Detector

19. 1.- Fuente de luz: proporciona energía radiante en
forma de luz visible o no visible.
-Tipos de lámparas:
Lámparas de filamento de tungsteno: se utilizan
para longitudes de onda del espectro visible y el
ultravioleta próximo. Son fuentes de un espectro
continuo de energía radiante entre 360-950 nm.
Lámparas de filamentos de haluros de tungsteno:
son de mayor duración y emiten energía radiante
de mayor intensidad.
Lámparas de Hidrógeno y Deuterio: producen un
espectro
continuo en la región ultravioleta entre 220-360 nm.

20.  Lámparas de vapores de Mercurio: Emiten un
espectro discontinuo o espectro de líneas que
se utilizan para calibración de longitudes de
onda, se emplean solo para
espectrofotómetros.
Precauciones:
- Las subidas y bajadas bruscas de tensión producen
sufrimiento de la lámpara y cambios en las lecturas
de la Absorbancia.
- La lámpara tiene una vitalidad limitada y se debe
vigilar para
que funcione bien el aparato.

21. 2.Rendija de entrada: tiene como función reducir al
máximo la luz difusa y evitar que la luz dispersa entre
en el sistema de selección de longitud de onda.
3.Monocromadores. Pueden ser:
- Prismas: son fragmentos con forma de cuña de un
material que permite el paso de la luz. Ej. De vidrio
para trabajar en el espectro visible o cuarzo para
trabajar en el ultravioleta lejano.
- Redes de difracción: son un gran número de líneas
paralelas situadas a distancias iguales entre sí y son
hendiduras sobre un vidrio o una superficie metálica.
Cada una de estas hendiduras se comporta como un
pequeño prisma.

22. 4.Rendija de salida: tiene como función
impedir que la luz difusa atraviese la
cubeta de la muestra, que provocaría
desviaciones a la Ley de Beer.
5.Cubeta: es el recipiente donde se coloca
la muestra para la medición. Pueden ser
de distintos tipos y tamaños (cuadradas,
rectangulares, redondas). Suelen estar
fabricadas en vidrio o en plástico.

23. 4.Detector: Puede ser de dos tipos:
 Fotocélulas o células fotovoltaica
 Fototubos multiplicadores
7. Medidor: son sistemas de lectura de la Energía
eléctrica que recoge el detector y que puede ser
lectura directa (se utiliza una célula fotovoltaica) o
puede ser amplificadores de señal como en el caso
del fototubo multiplicador. Los actuales aparatos
incorporan lectura digital y cálculos automáticos de
concentraciones con relación a las curvas de
calibración.

25. Las cubetas o celdas se
construyen de materiales
transparentes a las radiaciones
UV/Vis tales como el cuarzo,
vidrio o plástico.
Cuando se trabaja con
longitudes de onda inferiores a
300 nm, las cubetas han de
ser de cuarzo o silicio fundido,
ya que las demás ejercen una
absorción importante.
Las cubetas de mayor calidad
se fabrican con una forma
rectangular, de forma que la
radiación golpee la célula
formando un ángulo de 90
para que las pérdidas por
reflexión sean mínimas.
Los tubos de ensayo cilíndricos
llegan a usarse en ocasiones en
instrumentos de haz simple.

27. TIPOS DE APARATOS:
-Espectrofotómetro de Haz simple:
es igual que la descripción dada para el espectrofotómetro en
general. consta de los mismos elementos.
Espectrofotómetro de doble haz en el espacio:
todos los componentes están duplicados, menos la lámpara y el
medidor. Dos haces de luz pasan al mismo tiempo por los
distintos componentes separados en el espacio. Esto compensa
las variaciones de intensidad de luz y de absorbancia.
Espectrofotómetro de doble haz en el tiempo:
utilizan los mismos componentes que el espectrofotómetro de haz simple.
Dos haces de luz pasan por los mismos componentes pero no al
mismo tiempo Emplean un “Chopper” consistente en un interruptor
rotativo del haz luminoso colocado a continuación de la rendija de
salida.

28. Se ha llegado a la conclusión de que la
espectrofotometría es un método
analítico indirecto porque se basa en la
medición de la absorbancia o
transmitancia de las radiaciones; es de
gran utilidad en la actualidad para la
identificación de un analito en una
muestra problema.
La espectrofotometría es el método más
usado, debido a que es sencillo,
específico y sensible.-