Espectrofotometría

Espectrofotometría

La espectrofotometría es una técnica analítica utilizada para calcular el espectro de absorción de una sustancia química, es decir, la cantidad de luz que es absorbida por una muestra, dependiendo mayormente de la estructura de las moléculas.

Cuando las moléculas absorben esta energía lumínica se produce un salto desde el estado energético basal a un estado de mayor energía (estado excitado). Este cambio nos permite identificar y clasificar moléculas debido a que el estado excitado es característico de cada molécula.

Espectro electromagnético

La radiación electromagnética se puede definir como la emisión de energía en forma de ondas mediante campos eléctricos y magnéticos.

Existen distintos tipos de radiación electromagnética, los cuales se clasifican según su longitud (λ), distancia entre dos puntos máximos consecutivos de la onda y su frecuencia (𝑣) número de oscilaciones del campo eléctrico por segundo, en lo que se denomina espectro electromagnético:

[pic 1]

El espectro visible es la región del espectro electromagnético que logra ser percibida por el ojo humano. Hacia la izquierda se encuentran la región ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma, y hacia la derecha se encuentra la región infrarroja, las microondas y las ondas de radio. De izquierda a derecha aumenta la longitud de onda, mientras que disminuye su energía y su frecuencia de onda.

Entre la longitud y la frecuencia de onda se logra establecer una relación al adicionar la velocidad de la luz (𝑐) que sirve para calcular la frecuencia o la longitud de una onda, y se desprende que ambos conceptos son inversamente proporcionales:

𝑣 = 𝑐⁄λ (1)

La luz posee el concepto de “dualidad onda partícula” por lo que se interpreta que la luz es una onda de fotones en forma de cuantos de energía, donde la energía de estos queda definida con la relación de Einstein -Planck

𝐸 = ℎ × 𝑣

𝑣 es la frecuencia y ℎ la constante de Planck (6,626 × 10−34 𝐽 × 𝑠), de esta relación se desprende que la energía de un fotón y su frecuencia son proporcionales entre sí.

Si se reemplaza formula 1 en la relación de Einstein -Planck:

𝐸 = ℎ × 𝑐⁄λ

En esta nueva relación, se obtiene la frecuencia y la energía son proporcionales entre sí, mientras que la longitud de onda y la energía son indirectamente proporcionales. Respaldando asi la forma en que están ordenadas la radiaciones electromagnéticas en el espectro electromagnético.

Espectrofotómetro

El espectrofotómetro es un instrumento de laboratorio u tilizado para medir el espectro de absorción (cantidad de luz absorbida por la muestra) y transmitancia (cantidad de luz que pasa a través de la muestra) de una muestra. El espectro de una muestra es una representación gráfica de la cantidad de luz que se absorben en función de la longitud de onda.

Se proyecta un haz de luz que atraviesa la muestra, se calcula cuanta luz es absorbida por la muestra y con eso se puede deducir distinta información, por ejemplo, el tamaño de las moléculas, su concentración, entre otros.

Partes principales:

• Fuente: La fuente de luz puede ser del espectro visible, ultravioleta o infrarrojo
• Monocromador: Filtro que divide el rayo de luz y selecciona la longitud de onda deseada.
• Muestra: Pueden ser líquidos, soluciones, gases, solidos (en forma de polvo en suspensión), entre otros. Se trabajan en celdas de distintos materiales y grosores dependiendo de la fuente de luz usada.
• Detector de luz: Calcula a absorbancia y transmitancia de la muestra, varía según el origen de la fuente de luz

[pic 2]

La relación entre la cantidad de luz transmitida por la muestra (𝐼𝑡) y la cantidad de luz incidente (𝐼𝑜 ) se denomina transmitancia óptica (𝑇) que generalmente es expresada en porcentajes.

%𝑇 = 𝐼𝑡⁄[pic 3]

𝑜

× 100

De la transmitancia deriva la absorbancia (𝐴) que es la cantidad de luz absorbida por la muestra:

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