FQpractica4

FUNDAMENTOS DE QUÍMICA-PRÁCTICA 4

PRÁCTICA 4. ESPECTROFOTOMETRÍA

OBJETIVOS
Obtener el espectro de absorción del colorante E-124 y determinar, a partir del espectro,
a) El coeficiente de absortividad molar k del colorante y b) la concentración de una
muestra problema.

INTRODUCCIÓN
La Espectrofotometría es una de las técnicas experimentales más utilizadas para la
detección específica demoléculas. Se caracteriza por su precisión, sensibilidad y su
aplicabilidad a moléculas de distinta naturaleza (contaminantes, biomoléculas, etc) y
estado de agregación (sólido, líquido, gas). Los fundamentos físico-químicos de la
espectrofotometría son relativamente sencillos.
Las moléculas pueden absorber energía luminosa y almacenarla en forma de energía
interna. Esto permite que se inicien ciclosvitales de muchos organismos, entre ellos el
de la fotosíntesis en plantas y bacterias. La Mecánica Cuántica nos dice que la luz está
compuesta de fotones cada uno de los cuáles tiene una energía:
Efotón = h⋅ν = h⋅c/λ ,
donde c es la velocidad de la luz, ν es su frecuencia, λ su longitud de onda y
h= 6.6 10-34 J⋅s es la constante de Planck. Cuando decimos que una sustancia química
absorbe luz delongitud de onda λ, esto significa que las moléculas de esa sustancia
absorben fotones de esa longitud de onda.
En esta práctica estudiaremos la absorción de luz en el ultravioleta cercano (λ≈325-420
nm) y en el visible (λ≈420-900 nm). Cuando una molécula absorbe un fotón en este
intervalo espectral, se excita pasando un electrón de un orbital del estado fundamental a
un orbital excitado de energíasuperior. De está manera la molécula almacena la energía
del fotón:
A + h⋅ν → A*
E(A*) = E(A) + Efotón
Como la energía se conserva, la diferencia de energía entre el estado fundamental de la
molécula (A) y su estado excitado (A*) debe ser exactamente igual a la energía del
fotón. Es decir, una molécula sólo puede absorber fotones cuya energía h⋅ν sea igual a
la energía de un estado molecular excitado.Cada molécula tiene una serie de estados
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excitados discretos (o bandas) que dependen de su estructura electrónica y que la
distinguen del resto de moléculas. Como consecuencia, el espectro de absorción, es
decir, la luz absorbida en función de la longitud de onda, constituye una verdadera seña
de identidad de cada sustancia o molécula.
En una ampliación aesta práctica, se puede detectar una mezcla de dos
colorantes alimentarios, el rojo E-124 y un colorante verde midiendo su espectro de
ultravioleta/visible. Cuando dos o más sustancias aparecen mezcladas en una misma
muestra sus espectros de absorción aparecen superpuestos tal como se representa en la
siguiente figura:

B*(2)

B*(2)

A*(2)

λ4

A*(1)

B*(1)

λ1

λ2

molécula A

λ3

AbsorbanciaA*(2)

Espectros
de absorción
de A y B
A*(1)
B*(1)

molécula B
λ4

λ2

λ1

Longitud de onda λ

λ3

Los espectros de absorción se miden mediante un instrumento denominado
espectrómetro. Los instrumentos que vamos a usar en esta práctica constan de una
fuente de luz “blanca” caracterizada por un espectro de emisión continuo en un
intervalo amplio de longitudes de onda (en nuestro caso 325 nm-900 nm) yde un
monocromador que actúa como filtro óptico transmitiendo un haz de luz de longitud de
onda fija λ e intensidad I0. Este haz de luz penetra en la cubeta de análisis donde se
encuentra la muestra. Un detector sensible a la luz mide la intensidad del haz a la salida
If.

λ

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La intensidad del haz de luz se va atenuando a medida que atraviesa la cubeta debidoa
la absorción de las moléculas de la muestra. El ritmo de absorción depende de la
intensidad inicial de luz y de la concentración de moléculas. De esta manera, cuando un
haz de luz de intensidad I recorre una distancia dL en una muestra con una
concentración de moléculas [B], se produce una atenuación de intensidad dI dada por:

dI = − k ⋅ [B]⋅ I ⋅ dL
La constante k se denomina coeficiente de...