Espectrofotometría Uv-Visible

Objetivo General
El alumno al término del curso sabrá las bases científicas que permiten a la espectroscopia UV-Visible ser uno de los análisis más importantes en la química analítica, podrá aplicar el método de mínimos cuadrados para obtener una curva de calibración, la cual es imprescindible en el análisis cuantitativo.
Introducción y Fundamento teórico.
La espectrofotometría es elconjunto de técnicas que utilizan la luz para medir concentraciones químicas. Es conveniente describir la luz tanto en términos de partículas como de ondas. Las ondas de luz constan de campos eléctricos y magnéticos que oscilan en planos perpendiculares entre sí. Por simplicidad, en la figura 18.1 se muestra una onda polarizada en el plano. En esta figura el campo eléctrico se encuentra en elplano xy, y el campo magnético en el plano xz. La longitud de onda, λ, es la distancia entre las crestas de dos ondas. La frecuencia, ν, es el número de oscilaciones completas de una onda en un segundo. La unidad de la frecuencia es el inverso de los segundos, s-1. –Una oscilación por segundo también se llama hercio (Hz). Una frecuencia de 106 s-1 es, por tanto, de 106 Hz , o 1 megahercio (MHz).La relación entre la frecuencia y la longitud de onda es
νλ=c Relación entre frecuencia y longitud de onda (18.1)
Donde c es la velocidad de la luz (2.998 X 108 m/s en el vacío). En un medio distinto al vacío, la velocidad de la luz es c/n, donde n es el índice de refracción de ese medio. Para longitudes de onda en el visible, la mayoría de las sustancias tiene n>1,de modo que la luz visible se propaga más lentamente a través de la materia que en el vacío. Cuando la luz atraviesa dos medios con diferentes índices de refracción, la frecuencia permanece constante, pero varía la longitud de onda.
Desde el punto de vista de la energía, es más conveniente concebir la luz como partículas llamadas fotones. Cada fotón transporta la energía, E, dada por
E=hvRelación entre energía y frecuencia (18.2)
Donde h es la constante de Planck (= 6.626 X 10-34 J.s)

Figura 18.1 Radiación electromagnética polarizada en el plano de la longitud de onda λ, que se propaga a lo largo del eje x. El campo eléctrico de la luz polarizada está reducido a un único plano. La luz ordinaria no polarizada tiene componentes de campo eléctrico en todossus planos.

La ecuación 18.2 afirma que la energía es proporcional a la frecuencia. Combinando las ecuaciones 18.1 y 18.2, se puede escribir

E= hcλ=hcv (18.3)
Donde v (=1/λ) se llama número de onda. La energía es inversamente proporcional a la longitud de onda, pero directamente proporcional al número de onda (ver siguiente figura). La luz roja, con una longitudde onda mayor que la luz azul es menos energética que la luz azul.
En la figura 18.2 están marcadas las distintas regiones del espectro electromagnético. Los nombres de las regiones responden a razones históricas. No hay cambios bruscos en las características de la radiación electromagnética cuando pasamos de una región a otra, por ejemplo, al pasar del visible al IR.
Figura 18.2 Espectroelectromagnético, donde aparecen los procedimientos moleculares representativos que ocurren cuando se absorbe luz en cada una de sus regiones. El espectro visible va desde una longitud de onda de 380 a 780nm (1nm = 10-9).



Una curva de calibración histórica
En los años 60 había una gran necesidad de medir concentraciones de fluoruro de una manera sencilla y selectiva. Por aquelentonces se empezó a añadir fluoruro (1ppm) a los suministros municipales de agua para evitar la formación de caries. El método analítico para determinar F- exigía una destilación tediosa (para separar el analito de especies interferentes), seguida de un delicado análisis espectrofotométrico. Cuando Martin Frant conoció en un anuncio la existencia de monocristales de fluoruros de tierras raras,...