espectrofometria

Desde hace muchos años se ha usado el color co
mo ayuda para reconocer las sustancias químicas;
al reemplazar el ojo humano por otros detectores
de radiación se puede estudiar la absorción de
sustancias, no solamente en la zona del espectro visible, sino también en ultravioleta e infrarrojo.
Se denomina espectrofotometría a la medición de
la cantidad de energía radiante que absorbe unsistema químico en función de la longitud de
onda de la radiación, y a las mediciones a una
determinada longitud de onda.
La teoría ondulatoria de la luz propone la idea
de que un haz de luz es un flujo de cuantos de
energía llamados fotones; la luz de una cierta l
ongitud de onda está asociada con los fotones, cada
uno de los cuales posee una cantidad definida de energía.
Transmitancia
⇒
⇒La figura muestra un haz de radiación paralela an
tes y después de que ha pasado a través de una
capa de solución que tiene un espesor de
b
cm y una concentración
c
de una especie absorbente.
Como consecuencia de interacciones entre los fotone
s y las partículas absorbentes, la potencia del
haz es atenuada. La transmitancia T de la soluci
ón es entonces la fracción de la radiaciónincidente
transmitida por la solución:
0
I
I
T
=
La transmitancia se expresa a menudo como porcentaje:
100
I
I
%T
0
×
=
Absorbancia
La absorbancia A de una solución se define mediante la ecuación:
I
I
log
T
log
A
0
=
−
=
La mayor parte de los trabajos analíticos se realizan con soluciones de manera que vamos a
desarrollarla relación que existe entre la concen
tración de lasolución y su capacidad de absorber
radiación.
2
Medición de Transmitancia y Absorbancia
La transmitancia y la absorbancia se miden en un instrumento llamado espectrofotómetro, la
solución del analito se debe contener en algún recipiente transparente, tubo o celda.
Pérdidas por dispersión en la solución
Haz incidente
Haz emergente
Pérdidas por reflexión en interfases
Como se ve en larepresentación, ocurre reflexión en las interfases: aire-pared, tanto como en la
pared-solución. La atenuación del haz resultante
es sustancial. Además, la atenuación de un haz
puede ocurrir por dispersión de las moléculas gra
ndes y a veces por absorción de las paredes del
recipiente.
Para compensar estos efectos, la potencia del haz transmitido por la solución del analito es
comparadacomúnmente con la potencia del haz
transmitido por una celda idéntica que contiene
solamente solvente. Una absorbancia experiment
al que se aproxima mucho a la absorbancia
verdadera se obtiene con la ecuación.
solución
solvente
I
I
log
A
=
Los espectrofotómetros, están a menudo, equipados con un dispositivo que tiene una escala lineal
que se extiende de 0 a 100%. De manera de hacer ta
linstrumento de lectura directa en porcentaje de
transmitancia, se efectúan dos ajustes preliminares, llamados 0%T y 100%T.
El ajuste del 0%T se lleva a cabo mediante un cierre mecánico del detector.
El ajuste de 100%T se hace con el cierre abierto y el solvente en el camino de la luz.
Normalmente el solvente está contenido en una
celda que es casi idéntica a las que contienen las
muestras.
3Cuando la celda del solvente es reemplazada por la
celda que contiene la muestra, la escala da la
transmitancia porcentual.
Los instrumentos actuales poseen un sistema elect
rónico que realiza la operación matemática y da
la respuesta directamente absorbancia. Tamb
ién hay que hacer una calibración previa con el
solvente o blanco.
Aspectos Cuantitativos de las Mediciones de Absorción
Leyde Beer
Consideremos un bloque de materia absorbente
(sólido, líquido o gas). Un haz de radiación
monocromática paralelo con intensidad I
0
llega al bloque perpendicular a la superficie; luego pasa a
través de la longitud
b
del material, que contiene
n
partículas absorbentes (átomos, iones o
moléculas), la intensidad del haz disminuye a
I como resultado de la absorción. Consideremos...