Colorimetria Visual

4. Métodos Ópticos.

4.2.4. Colorimetría Visual.

4.2.4.1 Fundamentación.

La colorimetría visual consiste en utilizar el sentido de la vista para comparar los brillos de las muestras de estudio.

Si distintas soluciones conteniendo una única sustancia coloreada con distintas concentraciones se iluminan con fuentes idénticas de luz es posible distinguir si una de ellas es más concentrada que la otra. Si una de ellas es de concentración conocida (patrón o referencia) es posible acotar y/o determinar la concentración de sustancia en la solución problema. Si se cumple la Ley de Lambert-Beer:

A= -log⁡〖T=log⁡〖P_0/P=εbc〗 〗

P0 es la intensidad del haz que choca perpendicular con la muestra, P es la intensidad con la que sale el haz de luz al atravesar la muestra, A es a absorbancia, T es la transmitancia, b es la longitud de trayectoria de la muestra, c es la concentración absorbente de la muestra, ε absorvatividad molar.

4.2.4.2 Instrumentación.

Para las técnicas en que se varía la concentración se preparan soluciones patrón de distintas concentraciones y se disponen en recipientes aforados cilíndricos llamados tubos de Nessler.

Existen tubos de Nessler de diferentes tamaños y volúmenes siendo los más comunes los de 50 ml y 100 ml. Se selecciona un modelo y se utiliza siempre el mismo para las soluciones patrón y problema para que el camino óptico sea siempre el mismo. Cuando se hace la comparación los tubos se deben observar desde el mismo ángulo de visión y con idéntica iluminación, se observan longitudinalmente y comparando sus intensidades se observa si la observada en la muestra problema coincide con la intensidad de alguno de los patrones.

La muestra tiene una intensidad itermedia entre dos patrones. En este caso se prearan nuevas soluciones con concentraciones intermedias entre las de los patrones y se vuelve a comparar tantas veces como sea necesario para obtener una solución patrón con igual intensidad que la muestra problema.

La segunda alternativa para igualar las absorbancias consiste, en variar el camino óptico. La relación de concentraciones será igual a la inversa de la relación de caminos ópticos:

Para este procedimiento se utiliza el colorímetro de Duboscq cuyo esquema es el de la figura.

En un recipiente se coloca la solución patroó y en la otra la solución probema y se regula la altura de las soluciones hasta observarse la misma intensidad en los dos campos. En una escala graduada se puede leer con precisión el camino óptico.

La máxima precisión que se puede alcanzar con estás técnicas comparativas es de +-6% de la potencia radiante, es decir, soluciones cuyas intensidades difieran en hasta 6% nos resultan “iguales”. Dado que este vaor es la diferencia máxima, en teória, para un número grande de comparaciones el error quedaría reducido a aproximadamente +-3%. De acuerdo con la relación logarítmica entre P y cx, el error de una determinación analítica cuantitativa sería del +- 1.3% de la concentración. Este valor representa la máxima precisión posible para cualquier método de colorimetría visual.

Si se utilizan técnicas en donde se varía la concentración (Nessler), cuando se llega a obtener una solución patrón que cumple que Cx = Cr no importa que existan desviaciones o que directamente no se cumpla la ley de Beer. Es suficiente con que la absorbancia sea una función monótona de la concentración. Se desea siempre poder demostrar experimentalmente que el producto bc se mantiene constante bajo cualquier tipo de condiciones.

4.2.4.2.1 Radiación Luminosa.

Aspectos en la radiación luminosa: intensidad (cantidad de energía en una sección por unidad de tiempo) y cromaticidad (sensaciones apreciables con el ojo humano como tono o matiz y pureza del color).

Es importante diferenciar el color por emisión, por reflexión o por transparencia. El color de la luz emitida por un cuerpo en la oscuridad depende de la longitud de onda de la radiación qu, a su vez, es función de la temperatura.

Decimos que un objeto tiene un color cuando, con preferencia, refleja o transmite las radiaciones correspondientes a tal color.

El color de los cuerpos no es una propiedad intrínseca de ellos, si no que va ligado a la naturaleza de la luz que reciben.

La absorbancia y la transmitancia de una sustancia en disolución se miden con un espectrofotómetro, el cual básicamente consta de los siguientes componentes:

Fuente de luz: Conjunto de lentes que enfocan la luz convirtiéndola en un hazde rayos paralelos.

Monocromador: dispositivo que selecciona luz de una única longitud de onda.

4.2.4.2.2 Detector – Registrador

Detector fotoélectrico: transductor de luz en electricidad. La luz provoca el desplazamiento de electrones en el metal del detector, produciendo una corriente eléctrica que es proporcional a la intensidad de la luz recibida.

Registrador: Mide la señal del detector, la compara y genera una medida en una escala determinada.

4.2.4.2.3 Instrumentos.

Una fuente estable de energía radiante que cubre la región del espectro en la cual opera el instrumento.

Un selector de longitud de onda que aísla una región limitada del espectro para hacer la medición (filtro o monocromador).

Un recipiente para la muestra.

Un detector de radiación, que es un transductor que convierte la energía radiante en una señal eléctrica que puede medirse.

Un sistema que procesa y lee la señal que consta en los instrumentos modernos o actuales de una computadora. Este sistema consiste de un amplificador y un circuito asociado que traduce la señal eléctrica a la lectura apropiada y un sistema de lectura de la medición que pone de manifiesto la magnitud de la señal eléctrica.

Fuentes de Radiación: idealmente una fuente de radiación debe ser continúa, estable y tener una alta intensidad y además la intensidad no debe variar apreciablemente con la longitud de onda. Para la luz visible la fuente de radiación más común es la temperatura de filamento de tungsteno análoga a los bombillos comunes usados para iluminación doméstica.

En condiciones de operación ordinarias la capacidad de esta lámara de tungsteno es útil en el rango de 320 a 2500 nm y por lo general operan a temperatura de 2900°K. el calor que produce la lámpara puede ser problemático: con frecuencia el lugar en donde se coloca tiene una chaqueta por la que circula agua posee un ventilador para prevenir que se caliente la muestra u otros componentes.

Selector de longitud de onda: la luz procedente de la lámpara se hace pasar por

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