La naturaleza dual del electrón
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La teoría de Bohr fascinó e intrigó a la comunidad científica, en el sentido que se adaptaba para el átomo de hidrógeno y átomos monoelectrónicos, pero no a otros elementos. Al mismo tiempo, muchos científicos cuestionaban por qué las energías del electrón del hidrógeno eran cuantizadas. Es decir, ¿por qué el electrón en el átomo de Bohr está circunscrito a girar en órbitas alrededor del núcleo a longitudes fijas? Durante una década, nadie tuvo una explicación lógica a este cuestionamiento, ni siquiera el mismo Bohr. La solución a este problema se encontró en la nueva Teoría Mecano Cuántica.
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Teoría de Bohr del átomo de hidrógeno
Los aportes de las investigaciones de Einstein prepararon el camino para resolver otro de los grandes misterios de la física del siglo XIX: los espectros de emisión de los átomos. Fue en el siglo XVII, cuando Newton demostró que la luz solar está formada de diversos componentes de color, siendo la región de luz visible del espectro electromagnético, y que al volver a combinarlos producen luz blanca. En 1913, poco después de los aportes de Planck y Einstein, el físico danés Niels Bohr dio a conocer una explicación teórica del espectro de emisión del átomo de hidrógeno.
Naturaleza de la Química Analítica
Micro Clases de Castro es un proyecto y propiedad del autor con fines académicos, no lucrativos. La herramienta está dedicada a la enseñanza y el aprendizaje de la química, para brindar apoyo tanto a estudiantes como docentes universitarios en diversos temas de la Química
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La Espectrometría de Masas (EM) es una poderosa y versátil técnica analítica que permite determinar la distribución de las moléculas de una sustancia en función de su masas. Es muy utilizada para identificar los elementos presentes en muestras de materia (masas de átomos, moléculas o fragmentos de moléculas) y determinar sus concentraciones. Casi todos los elementos del Sistema Periódico se pueden determinar por espectrometría de masas.
Espectrometría de Masas Atómica
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La Espectrometría de Masas (EM) es una poderosa y versátil técnica analítica que permite determinar la distribución de las moléculas de una sustancia en función de su masas. Es muy utilizada para identificar los elementos presentes en muestras de materia (masas de átomos, moléculas o fragmentos de moléculas) y determinar sus concentraciones. Casi todos los elementos del Sistema Periódico se pueden determinar por espectrometría de masas.
La Ciencia Central
Desde la clínica que tratan las “dependencias químicas” hasta las etiquetas de “sin productos químicos añadidos” en las comidas, la química y los productos químicos parecen ya una parte integral de la vida, aunque no siempre sean referencias positivas. De hecho, todos los objetos materiales, seres vivos o inanimados, se componen de productos químicos.
Al manipular los materiales que les rodean, los seres humanos siempre han practicado la química. Entre prácticas antiguas están el esmaltado de cerámicas, la fundición de minerales para obtener metales y aleaciones, el curtido de pieles, el teñido de telas y la fabricación de queso, vino, cerveza y jabón.
Con la ciencia moderna, los químicos pueden descomponer la materia en sus componentes más pequeños (átomos) y reagrupar estos componentes en materiales inexistentes en la naturaleza y que tienen propiedades nunca vistas. También, se pueden entender y controlar los procesos fundamentales de la vida, también para entender, los procesos que deterioran el medio ambiente, como la formación del smog y la destrucción de la capa de ozono, entre muchos otro.
Cálculos con Fórmulas
La característica común de todos los compuestos es que están formados por dos o más elementos. Los compuestos se representan mediante fórmulas químicas que se obtienen combinando los símbolos de los elementos constituyentes. Una fórmula química contiene una considerable información cuantitativa sobre un compuesto y sus elementos constituyentes.
La fórmula química de una sustancia es un representación gráfica que indica su composición química y representa tanto a los elementos presentes como la proporción en la que se encuentran los átomos de dichos elementos. Finalmente, una fórmula química contiene una considerable información cuantitativa sobre un compuesto y sus elementos constituyentes.
Masa Molecular
El lenguaje de la química para describir las formas de materia y los cambios en su composición es muy particular, empleando símbolos y fórmulas químicas. Por otro lado, aun cuando el átomo es la muestra representativa más pequeña de un elemento, solo los gases nobles se encuentran en la naturaleza como átomos aislados, la mayor parte de la materia está compuesta de moléculas o iones.
Cantidad de sustancia: El Mol
Los átomos tienen masas tan pequeñas, que no existe balanza para pesarlos mediante unidades calibradas de masa atómica. En el laboratorio se manejan muestras macroscópicas que contienen una gran cantidad de átomos. Incluso la muestra más pequeña en el laboratorio contiene una enorme cantidad de átomos, iones o moléculas. Es otras palabras, la pizca más pequeña de materia, tiene un gran número de átomos; por esta razón es conveniente tener una unidad para referirse a grandes cantidades de partículas.
En química, la unidad para manejar el número de átomos, iones o moléculas de una muestra de tamaño común es el mol.
Unidades de Medición: Magnitudes Derivadas
Las unidades derivadas son parte del Sistema Internacional de Unidades, y se derivan de las siete (7) unidades básicas, que son: metro (m), unidad de longitud; kilogramo (kg), unidad de masa; segundo (s), unidad de tiempo; amperio (A), unidad de intensidad de corriente eléctrica; kelvin (K), unidad de temperatura; mol (mol), unidad de cantidad de sustancia y, candela (cd), unidad de intensidad luminosa. De estas unidades básicas es posible obtener cualquier otra unidad de medida. Las unidades fundamentales del SI se utilizan para obtener las unidades derivadas. Para ello, utilizamos la ecuación que define la cantidad y sustituimos las unidades fundamentales adecuadas. Por ejemplo, la unidad SI para la distancia (longitud), m, dividida entre la unidad SI para el tiempo, s. Dos unidades derivadas comunes en química son las de volumen y densidad.
Método de Mínimos Cuadrados (ejemplo)
Existen fenómenos económicos, sociales, físicos y químicos en los que una variable es proporcional a otra. Por ejemplo, los costos de fabricación son proporcionales al número de unidades producidas. El número de accidentes automovilísticos es proporcional al volumen del tránsito. La 2da Ley de Newton establece que la fuerza (F) sobre un objeto de masa (m) es proporcional a su aceleración a (F = ma). La calibración de equipos en los análisis experimentales. Éstos son modelos y en un experimento, en rara ocasión, encontramos que los datos observados se ajustan al modelo de manera exacta.
Método de los Mínimos Cuadrados
Existen fenómenos económicos, sociales, físicos y químicos en los que una variable es proporcional a otra. Por ejemplo, los costos de fabricación son proporcionales al número de unidades producidas. El número de accidentes automovilísticos es proporcional al volumen del tránsito. La 2da Ley de Newton establece que la fuerza (F) sobre un objeto de masa (m) es proporcional a su aceleración a (F = ma). La calibración de equipos en los análisis experimentales. Éstos son modelos y en un experimento, en rara ocasión, encontramos que los datos observados se ajustan al modelo de manera exacta.
Aplicaciones de la Ley de Beer
Cuando un haz de luz atraviesa un medio que contiene un analito absorbente, su intensidad disminuye a medida que interacciona con el analito. En este sentido, en el estudio de un compuesto por espectrofotometría, el analito debe cumplir dos requisitos: a) que pueda absorber luz, y b) la absorción debe distinguirse de la de otras sustancias en la muestra. Para una disolución de analito a una concentración dada, cuanto mayor sea la trayectoria en el medio por el cual pasa la luz, más absorbentes habrá en la trayectoria y mayor será la atenuación. De manera similar, para una longitud de la trayectoria de la luz dada, cuanto mayor sea la concentración de los absorbentes, mayor será la atenuación. A este fenómeno se le conoce como la ley de Beer-Bouguer-Lambert, comúnmente conocida como ley de Beer.
Ley de Beer
Cuando un haz de luz atraviesa un medio que contiene un analito absorbente, su intensidad disminuye a medida que interacciona con el analito. En este sentido, en el estudio de un compuesto por espectrofotometría, el analito debe cumplir dos requisitos: a) que pueda absorber luz, y b) la absorción debe distinguirse de la de otras sustancias en la muestra. Para una disolución de analito a una concentración dada, cuanto mayor sea la trayectoria en el medio por el cual pasa la luz, más absorbentes habrá en la trayectoria y mayor será la atenuación. De manera similar, para una longitud de la trayectoria de la luz dada, cuanto mayor sea la concentración de los absorbentes, mayor será la atenuación. A este fenómeno se le conoce como la ley de Beer-Bouguer-Lambert, comúnmente conocida como ley de Beer.
Espectrometría por Absorción Atómica – Clase 7
En la actualidad, la espectrometría de absorción atómica (EAA) es el método atómico más utilizado de todos los métodos instrumentales, debido a su simplicidad, eficiencia. La técnica fue introducida en 1955 por Sir Alan Walsh en Australia y por Alkemade y Milatz en los Países Bajos. El primer espectrómetro de absorción atómica comercial fue introducido en 1959 y el uso de esta técnica creció de manera explosiva después de ello.
Espectrometría por Emisión Atómica – Clase 6
La relajación de las especies excitadas va acompañada de la producción de espectros de líneas UV y visible, que son útiles para el análisis cualitativo y cuantitativo de elementos. Históricamente, la espectroscopia de emisión atómica requería la atomización y excitación mediante una flama. Estos métodos todavía tienen aplicaciones importantes para el análisis químico. Sin embargo, las fuentes de plasma se han convertido en las más utilizadas en espectrometría de emisión atómica.
Métodos de Atomización (Parte 2) – Clase 5
Los dispositivos de atomización debe efectuar la compleja tarea de convertir la especie del analito en átomos libres, iones elementales o ambos, en fase gaseosa. Estos dispositivos son clasificados en: Atomizadores Continuos y Atomizadores Discretos. En los primeros, las muestras se introducen de manera continua, como llamas y los plasmas, mientras que en los segundos, con un dispositivo como una jeringa o un automuestreador.
Métodos de Atomización (Parte 1) - Clase 4
Los dispositivos de atomización debe efectuar la compleja tarea de convertir la especie del analito en átomos libres, iones elementales o ambos, en fase gaseosa. Estos dispositivos son clasificados en: Atomizadores Continuos y Atomizadores Discretos. En los primeros, las muestras se introducen de manera continua, como llamas y los plasmas, mientras que en los segundos, con un dispositivo como una jeringa o un automuestreador.
Métodos de introducción de la muestra - Clases 3
Para obtener espectros ópticos atómicos, los elementos presentes en una muestra deben convertirse en átomos o átomos ionizados (iones elementales) en estado gaseoso (vapor atómico) por medio de proceso denominado atomización. En condiciones ideales, los átomos se liberan de la influencia de la matriz que los rodea. Lo que significa que los átomos del analito no están químicamente enlazados a ningún otro tipo de átomo. Por otro lado, la matriz de la muestra debería quedar totalmente destruida. De esta manera se mide la absorción UV-Vis, la emisión o fluorescencia de las especies atómicas en el vapor.
Espectros Ópticos Atómicos - Clase 2
La teoría cuántica fue propuesta en 1900 por el físico alemán Max Planck, para explicar las propiedades de la radiación emitida por los cuerpos calientes. La teoría más tarde se amplió para racionalizar los procesos de emisión y absorción.
Espectroscopia Atómica - Clase 1
En esta unidad estudiaremos la espectroscopia de átomos. Estos métodos de espectroscopia son utilizados para la determinación cualitativa y cuantitativa de más de 70 elementos químicos. Como los átomos son la forma más sencilla y pura de la materia y no pueden girar ni vibrar como lo hace una molécula, sólo pueden efectuarse transiciones electrónicas dentro de ellos cuando absorbe energía. Debido a que las transiciones son discretas (están cuantizadas), lo que se obtiene es un espectro de líneas o rayas.
Espectroscopia IR - Vibración Molecular
Las moléculas poseen movimiento vibracional continuo. Las vibraciones suceden a valores cuantizados de energía. Los fotones de radiación IR son absorbidos por los enlaces de una molécula pasando a niveles vibracionales superiores. Cada tipo de enlace absorbe energía IR a una frecuencia distinta, lo que permite determinar que grupo funcional posee la molécula en estudio.
Interpretación de Espectros IR - Clase 6
La Espectroscopia de infrarrojo (IR) es un técnica analítica que se basa en la energía absorbida por una molécula cuando vibra, alargando y flexionando sus enlaces. La espectroscopia de infrarrojo se utiliza para analizar los grupos funcionales en una molécula. Por otro lado, un espectro es el resultado, en general en forma de gráfica, de un espectrómetro. El análisis de un espectro proporciona información acerca de la estructura molecular del sustancia objeto de estudio.
Espectros Infrarrojo (IR) - Clase 5
El principal uso de la espectroscopia infrarroja (IR) es la identificación y estructura de sustancias químicas. Sin embargo, también es útil en el análisis cuantitativo de mezclas complejas de compuestos similares. Cada molécula tendrá un espectro completo y exclusivo de absorción, por lo que se obtiene una “dactiloscopia” de la molécula.
Espectrómetro de transformada de Fourier - Calses 4
El equipo donde se lleva a cabo la interacción entre la materia (muestra) y la radiación infrarroja es un espectrómetro de infrarrojo. El resultado de la interacción entre la muestra y la energía en infrarrojo se lee en un espectro de infrarrojo. Los espectrómetros infrarrojos convencionales han sido instrumentos dispersivos. Con el avance tecnológico de las computadoras, estos han sido sustituidos por espectrómetros infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR, Fourier Transform Infrared).
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