Entender
el correcto uso, trato y mantenimiento del espectrofotómetro.
INTRODUCCIÓN
La
Espectrofotometría es una de las técnicas experimentales más utilizadas para la
detección específica de moléculas. Se caracteriza por su precisión,
sensibilidad y su aplicabilidad a moléculas de distinta naturaleza (contaminantes,
biomoléculas, etc.) y estado de agregación (solido, liquido 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 ciclos vitales 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 cuales tiene una energía:
Efotón =
h×n = h×cl
Dónde:
c es la
velocidad de la luz, n es su frecuencia, l 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 de longitud de onda λ, esto significa que las moléculas de esta
sustancia absorben fotones de esa longitud de onda.
Una molécula sólo puede absorber fotones cuya energía h×n sea igual a la energía de un
estado molecular excitado. Cada molécula tiene una serie de estados 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.
Los
espectros de absorción se miden mediante un instrumento denominado
espectrómetro. Los instrumentos 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) y de un monocromador que
actúa como filtro óptico transmitiendo un haz de luz de longitud de onda fija,
e intensidad, este haz 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
lf.
La
intensidad del haz de luz se va atenuando a medida que atraviesa la cubeta
debido a 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 l recorre una distancia dL en
una muestra con una concentración de moléculas [B], se produce una atenuación
de intensidad dL dada por:
dL=-k.[B].l.dL
La
constante k se denomina coeficiente de absortividad molar. La expresión
anterior se puede integrar de la siguiente forma:
lo cual da
lugar a la ley de Beer-Lambert para la absorción que relaciona la intensidad a
la salida de la muestra l, con la intensidad inicial l, la concentración de
moléculas y la distancia recorrida por la luz en la muestra, L:
El
espectrofotómetro, en lugar de la intensidad, mide la absorbancia A que se define
por:
La
utilización de la absorbancia al realizar los espectros tiene la ventaja de ser
directamente proporcional a la concentración de moléculas en la muestra.
Actividades de aprendizaje
- ¿Qué es un fotón?
Es la partícula
elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno
electromagnético. Portadora de las formas de radiación electromagnéticas.
- ¿Qué es absorbancia?
I es la intensidad de la luz con una longitud de onda específica λ por una muestra
(intensidad de la luz transmitida)
I0 es la intensidad de la luz antes de
que entre a la muestra (intensidad de la luz incidente)
- ¿En qué consiste la Ley de Plank?
La
intensidad de la radiación emitida por un cuerpo negro (o radiancia
espectral) con una cierta temperatura T y frecuencia v, I(v,T))viene
dada por la ley de Planck:
- Consulta las partes del espectrofotómetro
Fuente deluz, monocromador, compartimiento de muestra, detector, registrador,
fotodetector.
CONCLUSIÓN
Durante la
práctica conocimos los usos y el mecanismo del espectrofotómetro. La manera en
que funciona, sus partes y su mantenimiento.
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