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EspectrofotometrÍa de AbsorciÓn Ultravioleta-Visible
EspectrofotometrÍa de AbsorciÓn Ultravioleta-Visible
EspectrofotometrÍa de AbsorciÓn Ultravioleta-Visible
P P
T = --- ; T = --- x 100
Po Po
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- Normalmente, la concentración c de un analito absorbente está
relacionada linealmente con la absorbancia, de acuerdo con la ley de
Beer:
A=εbc
• c es la concentración en moles/litro.
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Desviaciones de la ley de Beer
Clasificación:
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DESVIACIONES REALES
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b) Presencia de radiación parásita o espúrea.
5
DESVIACIONES QUÍMICAS
c) Influencia de la temperatura.
La temperatura puede influir modificando el equilibrio químico
de algunos sistemas, así como, en ocasiones, dar lugar a
desplazamientos batocrómicos.
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d) Presencia de impurezas en los reactivos.
Los errores por impurezas en los reactivos pueden ser
considerables en las determinaciones de especies a niveles traza. Se
pueden conocer y corregir estos errores, haciendo las medidas
espectrofotométricas frente a blancos “sin analíto” pero con los
reactivos.
ERRORES PERSONALES
Las cubetas de vidrio y cuarzo pueden limpiarse con ácido nítrico o con agua regia
en frío, pero no con mezcla crómica.
.
Una vez limpias, las cubetas deben enjuagarse con agua destilada y con varias
porciones de la disolución a medir
Una vez llena con la disolución problema, no deben formarse burbujas de aire.
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Absorción de radiación
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Transiciones σ→σ*.
- Estas transiciones implican energías relativamente grandes, de
forma que las bandas de absorción se observan en el ultravioleta
lejano, a longitudes de onda inferiores a 200 nm.
→σ*.
Transiciones n→σ
- Estas transiciones requieren bastante energía, si bien en menor
grado que las σ→σ*, por lo que las bandas correspondientes se
presentan fundamentalmente en el ultravioleta lejano.
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Transiciones n→π* y π→π*.
- Las transiciones π→π* requieren la absorción de una cantidad de
energía relativamente grande, por lo que suelen aparecer en el
ultravioleta lejano y próximo, mientras que las n→π* necesitan
menor cantidad de energía, como consecuencia de lo cual se
originan bandas en las zonas ultravioleta próximo y visible.
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Tabla 1 Grupos cromóforos y transiciones electrónicas
a) Si los cromóforos están separados por dos o más enlaces sencillos se dice que
están aislados, y, en estos casos, la absorción es la suma de todos los grupos
cromóforos presentes.
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b) Cuando los cromóforos están conjugados, esto es, separados por
un enlace sencillo, se produce un desplazamiento batocrómico
acompañado de un efecto hipercrómico.
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Bandas de transferencia de carga.
- Se originan cuando se produce transferencia de electrones de una
parte a otra de un sistema. Para ello es necesario que uno de sus
componentes tenga características de dador de electrones y otro de
aceptor. Ejemplos:
Fe(III)-SCN- + hv → Fe(II)-SCN
I-<Br- < Cl- <F- <OH- < C2O4=~ H20 < SCN- <NH3 <
etilendiamina < <NO2- < CN-
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COLOR
Las radiaciones comprendidas entre unos 400 y 700 nm son capaces de
afectar la retina del ojo humano y con ello dar origen a las
impresiones subjetivas de la visión. En la percepción del influyen
factores químicos, fisiológicos y físicos.
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Tabla 3. Colores del espectro visible
_______________________________________________
Color observado
λ absorbida (nm) Color absorbido (complementario)
________________________________________________
Instrumentación
Colorímetro
- Instrumento muy simple que compara, usando el ojo humano
como detector, el color de la sustancia problema con el de una
disolución patrón.
Fotómetro
- Cualquier dispositivo utilizado para medir la intensidad de
radiación. Normalmente se utiliza para designar un instrumento
sencillo provisto de filtros para seleccionar una banda de
longitudes de onda y de una fotocélula o un fototubo para
medir la intensidad de radiación.
Espectrofotómetro
- Instrumento más sofisticado que posee un monocromador en
lugar de filtros. Además, el sistema de detección normalmente
es un fotomultiplicador, más sensible que una fotocélula.
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Componentes básicos de un espectrofotómetro
• Fuente de radiación
• Monocromador
• Cubeta
• Detector de radiación
• Sistema de tratamiento y lectura de la señal detectada
FUENTES DE RADIACIÓN
Fuentes térmicas
* Lámpara de filamento de wolframio
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FILTROS Y MONOCROMADORES
- La misión de los filtros y de los monocromadores es seleccionar un
haz de radiación «monocromática». Con este fin se utilizan los
siguientes dispositivos:
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Filtros de absorción
- Se utilizan en la región visible y se basan en la absorción selectiva de
ciertas longitudes de onda.
Filtros de interferencia
Consisten en un dieléctrico transparente (frecuentemente, fluoruro
cálcico o magnésico) recubierto en ambos lados con dos finas capas de
plata semirreflectante (Fig. 11). Se utilizan para todas las zonas de las
regiones ultravioleta y visible, así como parte del infrarrojo.
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Figura 12. Anchuras de banda efectiva para dos tipos de filtros
Monocromador
- Se caracteriza por producir un haz de radiación de gran pureza
espectral y permitir variar, de forma continua y en un amplio
intervalo, la longitud de onda de la radiación.
* Prisma, se basa en el fenómeno de la refracción. En la región
visible se usan prismas de vidrio, mientras que en el ultravioleta es
necesario usarlos de cuarzo.
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* Redes de reflexión, se basan en el fenómeno de la difracción en
tanto que se produce una reflexión sobre una superficie dura, pulida
y grabada con un gran número de surcos paralelos y muy próximos
entre sí (entre 300 y 2.000 surcos por milímetro para las regiones
ultravioleta y visible.
Difracción de radiación por una red de reflexión. Principio de una red de reflexión
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Interferencia de ondas adyacentes que están desfasadas (a) 0o (en fase), (b) 90o y (c) 180 0o
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RECIPIENTES PARA LAS MUESTRAS
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DETECTORES
Celdas fotovoltaicas.
- Consisten en una placa de hierro, que actúa de electrodo positivo,
sobre la que se deposita una fina capa de un material semiconductor,
como selenio, y éste se recubre de una capa muy fina de oro o plata,
que actúa como segundo electrodo o electrodo colector.
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Ventajas:
• Son sencillas de construir.
• Relativamente baratas
• No requieren una fuente de energía externa, por lo que pueden
conectarse directamente a un galvanómetro o un amperímetro.
Inconvenientes:
Fototubo.
- Consiste en un cátodo semicilíndrico recubierto interiormente de un
material fotosensible, y un ánodo, en el interior de un recipiente en
el que se ha hecho el vacío.
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Tubo fotomultiplicador.
- Es el detector con un uso más extendido. Este tipo de detector
consiste en un cátodo fotosensible (conversión en e-) y una serie de
electrodos (dínodos), cada uno a un potencial menos negativo que
el que le precede.
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Instrumentos de haz sencillo y de haz doble
- En los instrumentos de haz sencillo hay solamente un haz de radiación que,
después de pasar a través de la muestra llega al detector. De esta forma, para
comparar la absorción del blanco, debe sustituir éste a la muestra en cada lectura,
lo cual implica varios segundos entre cada medida.
Aplicaciones
ANÁLISIS CUALITATIVO
- Está muy limitado, debido a que los espectros de absorción
proporcionan bandas muy anchas, que son poco útiles para la
identificación de moléculas.
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ANÁLISIS CUANTITATIVO
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c) Determinación de la relación absorbancia-concentración.
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b) Espectros superpuestos parcialmente.
Espectrofotometría de derivadas
- Un procedimiento alternativo para analizar muestras con gran
solapamiento consiste en aplicarle las derivadas a los espectros .
-Actualmente, la utilización de sistemas electrónicos de
diferenciación mediante el empleo de un micro ordenador acoplado
en serie con el espectrofotómetro permite la representación de
derivadas de primero, segundo e incluso órdenes superiores de la
absorbancia frente a la longitud de onda:
dA
— para la primera derivada
dλ
d2 A
— para la segunda derivada
dλ2
siendo A la absorbancia y λ la longitud de onda.
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- La primera derivada de un espectro original también puede definirse
como la representación gráfica de la pendiente de la curva de
absorción a cada longitud de onda.
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DETERMINACIÓN DE CONSTANTES DE DISOCIACIÓN DE
ÁCIDOS Y BASES
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VALORACIONES FOTOMÉTRICAS
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