Espectrometria de absorcion uv
Páginas: 20 (4874 palabras)
Publicado: 4 de octubre de 2010
Espectrofotometría de absorción ultravioleta-visible
2
Tema 3 ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORCION ULTRAVIOLETA-VISIBLE
La espectrofotometría de absorción en las regiones ultravioleta y visible del espectro electromagnético es, posiblemente, la más utilizada en la práctica del análisis cuantitativo de todas las técnicas espectroscópicas. Asimismo, puede resultar de utilidad como técnicaauxiliar para la determinación de estructuras de especies químicas. Se basa en la absorción de radiación ultravioleta y visible por el analito, como consecuencia de lo cual se origina un estado activado que posteriormente elimina su exceso de energía en forma de calor, en un proceso que esquemáticamente puede representarse así: X + hυ —> X* —> X + calor La cantidad de calor disipado es muy pequeño, porlo que el método tiene la ventaja de originar un trastorno mínimo en el sistema que se estudia. El término generalmente empleado en la medida de la radiación absorbida es el de absorciometría, si bien, normalmente se utiliza la denominación de colorimetría cuando se trabaja en la region visible del espectro electromagnético y se emplean aparatos que utilizan filtros (ver más adelante) paraseleccionar la radiación utilizada*. Por otra parte, el término espectrofotometría suele aplicarse cuando la radiación utilizada se extiende a las regiones ultravioleta e infrarroja, y además, se utilizan monocromadores en lugar de filtros, así como sistemas de detección más sensibles, como tubos fotomultiplicadores.
* En sentido estricto, un colorímetro es un instrumento que compara el color de unasustancia con el de
una disolución de referencia usando el ojo humano como detector, si bien, en la práctica, esta denominación suele aplicarse a muchos fotómetros de filtro con sistemas de detección eléctricos.
Claudio González Pérez
3
En cuanto a la región ultravioleta, hay que indicar que la zona de mayor interés en la práctica analítica ordinaria es la denominada como ultravioletapróximo (longitud de onda entre 200 y 400 nm), pues el ultravioleta lejano o ultravioleta de vacío (de 10 a 200 nm) presenta el inconveniente de que oxígeno atmosférico absorbe en esa región, siendo necesario eliminarlo del instrumento de medida. Debido a ello, la espectrofotometría en esa región espectral no se ha desarrollado suficientemente.
LEYES DE LA ABSORCION DE RADIACION
Cuando un hazde radiación monocromática de una determinada longitud de onda atraviesa una capa de disolución conteniendo una especie absorbente, la potencia (energía por unidad de tiempo y unidad de área) del haz incidente Po se atenúa, disminuyendo hasta P (figura 3.1.) Se define la transmitancia, T, como la fracción de radiación incidente que consigue atravesar la muestra. Varía de 0 a 1 y puede expresarsetambién como porcentaje: P P x T= ; %T= 100 Po Po
Un parámetro de mayor utilidad práctica es la absorbancia, A, definida como
A = – log T = log Po P
b
Po
P
P–dP
P
db
Figura 3.1. Absorción de radiación
Obsérvese que cuando no hay absorción de radiación, P=Po y entonces, A=0, mientras que si se absorbe el 99 %, solo se transmite el 1%, con lo que A=2.
Espectrofotometríade absorción ultravioleta-visible
4
Para una capa de disolución absorbente de espesor infinitamente pequeño, db, (Figura 3.1.) la disminución de la potencia radiante, dP, es proporcional a la propia potencia incidente, P, a la concentración de la especie absorbente, C, y al espesor db: dP = – k P C db donde k es una constante de proporcionalidad. Reagrupando la ecuación anterior e integrando,se obtiene:
dP = – k C db P
P
dP =– P
Po
b
k C db
0
ln
P P = – k C b = 2.3 log Po Po
log
P = – log T = A = ε b C Po
donde, ε = k/2.3. La expresión,
A = ε b C
se denomina ley de Beer. Es fundamental en análisis cuantitativo al relacionar la absorbancia con la concentración. La constante ε recibe el nombre de absortividad molar, cuando la concentración se...
2
Tema 3 ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORCION ULTRAVIOLETA-VISIBLE
La espectrofotometría de absorción en las regiones ultravioleta y visible del espectro electromagnético es, posiblemente, la más utilizada en la práctica del análisis cuantitativo de todas las técnicas espectroscópicas. Asimismo, puede resultar de utilidad como técnicaauxiliar para la determinación de estructuras de especies químicas. Se basa en la absorción de radiación ultravioleta y visible por el analito, como consecuencia de lo cual se origina un estado activado que posteriormente elimina su exceso de energía en forma de calor, en un proceso que esquemáticamente puede representarse así: X + hυ —> X* —> X + calor La cantidad de calor disipado es muy pequeño, porlo que el método tiene la ventaja de originar un trastorno mínimo en el sistema que se estudia. El término generalmente empleado en la medida de la radiación absorbida es el de absorciometría, si bien, normalmente se utiliza la denominación de colorimetría cuando se trabaja en la region visible del espectro electromagnético y se emplean aparatos que utilizan filtros (ver más adelante) paraseleccionar la radiación utilizada*. Por otra parte, el término espectrofotometría suele aplicarse cuando la radiación utilizada se extiende a las regiones ultravioleta e infrarroja, y además, se utilizan monocromadores en lugar de filtros, así como sistemas de detección más sensibles, como tubos fotomultiplicadores.
* En sentido estricto, un colorímetro es un instrumento que compara el color de unasustancia con el de
una disolución de referencia usando el ojo humano como detector, si bien, en la práctica, esta denominación suele aplicarse a muchos fotómetros de filtro con sistemas de detección eléctricos.
Claudio González Pérez
3
En cuanto a la región ultravioleta, hay que indicar que la zona de mayor interés en la práctica analítica ordinaria es la denominada como ultravioletapróximo (longitud de onda entre 200 y 400 nm), pues el ultravioleta lejano o ultravioleta de vacío (de 10 a 200 nm) presenta el inconveniente de que oxígeno atmosférico absorbe en esa región, siendo necesario eliminarlo del instrumento de medida. Debido a ello, la espectrofotometría en esa región espectral no se ha desarrollado suficientemente.
LEYES DE LA ABSORCION DE RADIACION
Cuando un hazde radiación monocromática de una determinada longitud de onda atraviesa una capa de disolución conteniendo una especie absorbente, la potencia (energía por unidad de tiempo y unidad de área) del haz incidente Po se atenúa, disminuyendo hasta P (figura 3.1.) Se define la transmitancia, T, como la fracción de radiación incidente que consigue atravesar la muestra. Varía de 0 a 1 y puede expresarsetambién como porcentaje: P P x T= ; %T= 100 Po Po
Un parámetro de mayor utilidad práctica es la absorbancia, A, definida como
A = – log T = log Po P
b
Po
P
P–dP
P
db
Figura 3.1. Absorción de radiación
Obsérvese que cuando no hay absorción de radiación, P=Po y entonces, A=0, mientras que si se absorbe el 99 %, solo se transmite el 1%, con lo que A=2.
Espectrofotometríade absorción ultravioleta-visible
4
Para una capa de disolución absorbente de espesor infinitamente pequeño, db, (Figura 3.1.) la disminución de la potencia radiante, dP, es proporcional a la propia potencia incidente, P, a la concentración de la especie absorbente, C, y al espesor db: dP = – k P C db donde k es una constante de proporcionalidad. Reagrupando la ecuación anterior e integrando,se obtiene:
dP = – k C db P
P
dP =– P
Po
b
k C db
0
ln
P P = – k C b = 2.3 log Po Po
log
P = – log T = A = ε b C Po
donde, ε = k/2.3. La expresión,
A = ε b C
se denomina ley de Beer. Es fundamental en análisis cuantitativo al relacionar la absorbancia con la concentración. La constante ε recibe el nombre de absortividad molar, cuando la concentración se...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.