El documento detalla los conceptos fundamentales de la espectroscopía, abordando la relación entre la radiación electromagnética, la estructura de la materia y su aplicación en el análisis químico. Se explica la espectroscopía de absorción y emisión, junto con leyes como la de Beer-Lambert que vinculan la absorbancia con la concentración de analitos. Además, se describen diversos instrumentos y métodos fotométricos para medir la radiación y determinar la presencia de diferentes elementos en soluciones.

1. TEMA 10
2019 - “Año internacional de la Tabla periódica”
ESPECTROSCOPÍA

2. Se introducirán los conceptos de radiación
electromagnética (Luz) y su relación con la
estructura de la materia.
La relación de la concentración del analito con la
radiación electromagnética ABSORBIDA y la
descripción del instrumento para realizar las
mediciones.
La espectroscopía de EMISIÓN en el análisis químico
de algunos iones y la instrumentación necesaria para
realizar las mediciones.
Estudiant
es
Com
Objetivos

3. Luz
La Luz es una Radiación Electro-Magnética (REM)
cuya longitud de onda es capaz de impresionar la retina del
ojo humano y provocar la sensación de visión

4. ¿QUÉ ES LA LUZ?
La luz es una radiación
electromagnética (REM)
que por sus características
particulares, es una forma
de energía.

5. La radiación electromagnética se puede concebir como una onda móvil.
LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA COMO ONDA

7. ONDA ELECTROMAGNETICA
Ciclo de la onda
Frecuencia (ν) (Hz): es el número de ciclos de ondas por segundo.

8. Frecuencia (ν) es el número de ciclos de ondas por segundo.
Características ondulatorias de la REM

9. Longitud de Onda (λ): Es la distancia lineal
entre dos puntos equivalentes de ondas
sucesivas
RECORDAR
λ= distancia / onda
ν = onda / tiempo
Frecuencia (ν): Número de oscilaciones
o ciclos de la onda por unidad de tiempo

10. La relación entre ambos parámetros es:
V = λ . ν donde: v es la velocidad de la onda
En el vacío la velocidad de propagación de la
onda alcanza un valor máximo c ≈ 3.108 m/s
En cualquier medio, distinto del vacío, la
velocidad de propagación (v) es menor que c.

11. Radiación electromagnética como
partícula
• Esta constituida como un flujo
de partículas o corpúsculos,
llamados fotones.
• La energía del fotón es
proporcional a la frecuencia
de la radiación.
• Δ E = h. ν como ν = c / λ
• Δ E = h . c / λ
(relación de Einstein–Planck)
Siendo h la constante de Planck (6,63.10-34 J s)

14. Es el estudio de la interacción entre
la radiación electromagnética (luz)
y la materia, con absorción o
emisión de energía radiante.
ESPECTROSCOPIA

15. En los métodos espectrométricos,
la muestra en solución absorbe
radiación electromagnética
procedente de una fuente
adecuada,
y la cantidad de radiación absorbida
o emitida se relaciona con la
concentración del analito en la
solución.

16. ESPECTROSCOPÍA de absorción

17. LEYES DE LA ESPECTROSCOPIA
LUZ ATENUADA

18. Leyes de la absorción
La absorción se mide
determinando la
disminución de la
potencia de la
radiación
electromagnética,
cuando un haz
monocromático (de
una sola y definida
longitud de onda)
interactúa con las
especies absorbentes
situadas en su
trayectoria.

19. 8.1.- TRANSMITANCIA
Transmitancia: fracción de radiación
incidente transmitida por la disolución.
O
T
P
P
T 
8.2.-ABSORBANCIA
La absorbancia de una disolución aumenta a medida que aumenta la atenuación
del haz.
T
O
P
P
T
A log
log 


PT potencia del haz de radiación transmitida.

25. Leyes de la absorción

26. Ley de Beer
POSTULADOS:
SON DESPRECIABLES

27. Ley de Beer
(Io) intensidad de la luz incidente
(It) intensidad de la luz transmitida
relacionando el espesor (b) de la cubeta y la
concentración ( c ).
Io It It
(80) b (40) b (20)
Por
ejemplo
Relación es constante y se denomina Transmitancia ( T )
It
I°

28. Relación entre Absorbancia y
Transmitancia
Transmitancia
• T= It/I0
Dado que la disminución de la
radiación es exponencial a
medida que atraviesa la
solución:
• log It/I0 = -kbc
El signo (-) indica que es
inversamente proporcional.
• -log T = kbc
• log 1/T = kbc
Absorbancia se define:
• A = log I0/It
• A = log 1/T = –log T
• A= k.b.c (se corresponde
con la ecuación de una recta:
y = f (c)
• A = ε .b . c
• A = a . b. c

29. Relación entre Absorbancia y la
Concentración
A = ε .b . c
A = f (c)

30. La ley de
LAMBERT-BEER
“establece que la absorbancia es directamente
proporcional a la concentración c del analito ( o
especie absorbente) y a la longitud b de la
trayectoria (o espesor de la cubeta) cuando un
haz de luz atraviesa la solución"
A= ε . b . C
se corresponde con la ecuación de una
recta: y = f (x)

31. Instrumentos de medida de la
absorción de la luz

32. ¿Cómo se selecciona la longitud de
onda?
T
Los fotómetros poseen un seleccionador de color o de
longitud de onda. Si se trata de un fotocolorímetro se usan
filtros, en cambio si es un espectrofotómetro se usan prismas
o redes de difracción.

33. ¿Cómo funciona el prisma o
monocromador?
Se pueden cambiar a voluntad las longitudes de
onda que inciden sobre la muestra haciendo girar
el prisma.

34. REFRACCION DE LA LUZ
• LUZ BLANCA ATRAVIESA PRISMA

35. REFRACCIÓN DE LA LUZ

36. Los diferentes colores del espectro visible (luz) se deben
a las diferentes longitudes de onda que existen en el intervalo
que abarca el espectro.

38. DESVIACIONES A LA LEY DE BEER
A
Desvío positivo
Desvío negativo
c

39. *- Empleo de luz no monocromática.
*- Efectos químicos: asociación o disociación de las especies
que absorben luz
*- Adición insuficiente de reactivo cromógeno
*- Fluorescencia y turbidez
*- Soluciones muy concentradas
*- Variaciones de la temperatura
Los factores usuales que pueden
originar estas desviaciones son:

40. DETERMINACIONES FOTOMÉTRICAS
EN EL LABORATORIO
¿Cómo se realiza una determinación
fotométrica?
Esquema de un fotómetro
Ley de Beer A = ε .b . c

41. Espectroscopía de Absorción
Determinación de Hierro
Cátedra de Química Analítica y Agrícola – Facultad de Agronomía - UNT
Solución Patrón: [Fe(NH4)(SO4)2].12H2O
Concentración: 1mg/ml
1 ml
2 ml 3 ml
4 ml
5 ml
0.1 mg/ml 0.3 mg/ml 0.5 mg/ml
0.4 mg/ml
0.2 mg/ml
Blanco
1 ml de KSCN 4 N

42. CURVA DE CALIBRACION
mg/l

43. TEMA 11
ESPECTROSCOPÍA de emisión

44. ESPECTROSCOPÍA
Es el estudio de la interacción
entre la radiación
electromagnética y la materia,
con absorción o emisión de
energía radiante

45. Fotometría de llama
• Un gran número de elementos químicos
presentan la propiedad de emitir radiaciones
electromagnéticas de longitudes de onda
características cuando son excitados por el calor
de una llama.

46. La intensidad de la radiación es proporcional
a la concentración del elemento presente, con
lo que obtenemos una información
cuantitativa.
Si se mide la longitud de onda emitida se
puede obtener información cualitativa, dado
que cada elemento emite una determinada
longitud de onda que le es característica.

47. E
1
E0
Fundamento
La relación entre la energía y la frecuencia de la radiación
está dada por:
E = h . c / λ
h es la constante de Planck (6.626  10-34 J.s).
calo
r
emisi
ón
Energía del fotón emitido
Efotón = | E| = h

48. • De acuerdo al tipo de energía suministrada
para la excitación, el método puede
aplicarse a elementos fácilmente excitables
por una llama como son los metales
alcalinos y alcalinos térreos.
• Los demás elementos metálicos y no
metálicos pueden ser excitados
sustituyendo la llama por una fuente de
excitación más potente como el arco
eléctrico, por plasma de argón o por
aplicación de rayos láser.

49. Espectrofotómetro de llama

50. Llama - Funciones básicas
•Pasar la muestra del estado
líquido a gaseoso.
Muestra(l) → Muestra(g)
•Descomponer las moléculas
a átomos (atomización).
Muestra(g) → A(átomos)
•Excitar a los átomos: pasar
electrones a niveles
superiores de energía.
A(átomos) → A*(excitados)
Aire-butano(g) = 1.700 a 2.000 ºC
O2 – butano(g) = 2.800 ºC
O2 – acetileno(g) = 3.200 ºC

51. Fuegos artificiales

52. Fuegos artificiales
Toda mezcla pirotécnica:
Sustancias oxidantes
Sustancias reductoras
Sustancias responsables del color

53. Fuentes de error en fotometría de
llama
Errores instrumentales
• Llama inestable.
• Mal funcionamiento del pulverizador.
• Mal funcionamiento de la fotocélula.
Errores debido a cationes extraños
• Se debe controlar la temperatura de
la llama para no excitar otros
elementos alcalinos térreos.

54. Fuentes de error en fotometría de
llama
Errores debido a interferencias químicas
• La presencia de algunos aniones puede
afectar la intensidad de la radiación
emitida. Aniones tales como oxalatos,
hidrógeno fosfato y sulfatos tienen
marcado efecto sobre la intensidad de la
emisión del elemento.
Ejemplo: la señal del Ca disminuye hasta
un 50% El EDTA es un buen
acomplejante cuando se determina Ca
en presencia de hidrógeno fosfatos y
sulfatos.

55. Aplicaciones específicas
• Análisis de tejidos y líquidos biológicos:
determinación de Na, K, Li y Ca.
• Análisis de suelos: determinación de Na, K, Al,
Ca, Co e Fe.
• Aguas naturales e industriales: determinación
de Na y K.

56. Gracias

61. gráfica del concepto de la luz como onda y partícula, una hipótesis
planteada por primera vez por el científico Louis-Victor de Broglie
(1924????
A principios del siglo XX, existía una fuerte discusión en el ámbito de la
física. Albert Einstein propuso la naturaleza cuántica de la luz mediante el
célebre efecto fotoeléctrico.
una nueva técnica, que utiliza electrones para capturar el movimiento de la luz. Para
ello, proyectaron pulsos de láser mediante nanocables. Las longitudes de ondas de luz
se movieron en dos direcciones diferentes a lo largo del metal, como si se tratara de
coches en una autopista. Cuando las ondas que viajan en direcciones opuestas se
encuentran, forman una nueva onda que parece estar detenida. Esta onda
estacionaria, a su vez, se convierte en la fuente de luz para el experimento.
https://blogthinkbig.com/imagen-historica-de-la-luz-como-onda-y-particula

63. Δ E = h . c / λ

66. • VELOCIDAD DE LA LUZ
La línea amarilla muestra el tiempo
que tarda la luz en recorrer el
espacio entre la Tierra y la Luna,
alrededor de 1,26 segundos.

67. ABSORCIÓN
La región visible del espectro
se utiliza
principalmente para la
determinación de elementos
químicos, en contraste con el
ultravioleta, empleado
mayormente para identificar
determinar compuestos orgánicos.
Los mejores métodos fotométricos
son los
de determinación de los
elementos de transición

68. Newton al pasar un haz de luz por
un prisma de cristal hizo visible el
espectro de colores que
componen la luz, demostrando
que cada color representaba una
frecuencia de onda diferente.
Cada onda al pasar por el prisma
sufría una desviación, ésta variaba
según su color, siendo la más
pronunciada la correspondiente al
violeta; y en el lado opuesto la del
rojo
ESPECTROS