Ley de Beer
Ley de Beer
Ley de Beer
Espectroscopa
Se denomina espectroscopia a la medicin de la cantidad de energa radiante que absorbe un sistema qumico en funcin de la longitud de onda de la radiacin, basada en la interaccin materia radiacin electromagntica, y a las mediciones a una determinada longitud de onda. La teora ondulatoria de la luz propone la idea de que un haz de luz es un flujo de cuantos de energa llamados fotones; la luz de una cierta longitud de onda est asociada con los fotones, cada uno de los cuales posee una cantidad definida de energa. La longitud de onda, , del movimiento ondulatorio por el cual es transmitida la energa radiante vara en un intervalo extremadamente amplio, la magnitud de esta longitud sirve como medio cmodo para clasificar las diversas formas de radiacin electromagntica.
Se producen entonces transiciones de electrones desde niveles energticos bajos a niveles ms altos. Transiciones entre un orbital enlazante o un par de electrones libres y otro orbital incompleto antienlazante. La separacin energtica entre estos orbitales moleculares corresponde a las longitudes de onda del visible. Dichas longitudes de onda se encuentran aproximadamente entre 190 y 780 m (situadas en la zona del ultravioleta visible).
En el espectro UV-VIS normalmente slo se aprecian 2 3 grandes bandas. Las bandas son anchas porque los electrones pueden tener muchos niveles energticos dependiendo del entorno (vibraciones y/o rotaciones), de manera que lo que se suele representar como un nivel energtico en realidad son muchos subniveles y son posibles todas las transiciones. El espectrofotmetro recoge todas estas pequeas variaciones de absorcin y da una banda ancha. No se da el valor del intervalo sino de la transmitancia mxima.
Las distribuciones espaciales de los electrones en las molculas se denominan orbitales moleculares y de una manera simple se puede suponer que el orbital molecular es la suma de los orbitales atmicos enlazantes y que el nmero de orbitales resultante es igual al nmero de orbitales utilizados en la combinacin.
Cuando se combinan dos orbitales atmicos, aparece un orbital molecular enlazante de baja energa y un orbital molecular antienlazante de elevada energa. Los orbitales moleculares asociados a los enlaces sencillos se designan como orbitales sigma () y los electrones correspondientes son los electrones .
El doble enlace en un molcula orgnica contiene dos tipos de orbitales moleculares; un orbital sigma () correspondiente a un par de electrones enlazantes y un orbital molecular pi () asociado al otro par. Los orbitales se forman por la superposicin paralela de orbitales atmicos p.
Adems de los orbitales y , muchos compuestos orgnicos contienen electrones no enlazantes. Estos electrones que no participan se designan por el smbolo n. Las energas de los diferentes tipos de orbitales moleculares difieren significativamente. Generalmente, el nivel de energa de un electrn no enlazante est entre los de los orbitales enlazantes y antienlazantes y .
Las transiciones electrnicas entre ciertos niveles de energa pueden tener lugar por absorcin de radiacin.
Nuestro anlisis se reducir a las transiciones electrnicas en la capa de valencia. A estos efectos resulta conveniente recordar la clasificacin convencional de los orbitales moleculares en la capa de valencia de los compuestos orgnicos.
La interaccin entre orbitales del ultimo nivel (capa valencia) puede implicar a los orbitales s y p
Orbitales y *. Son orbitales moleculares localizados a lo largo del eje de unin de los tomos. Orbitales y *. Estos orbitales se emplean en la descripcin de los enlaces mltiples. Orbitales n. Estos orbitales moleculares, describen pares electrnicos libres asociados con heterotomos ( O, S, N, X).
Especies absorbentes
La absorcin de radiacin ultravioleta o visible por una especie atmica molecular M , se produce en dos etapas . La primera implica una excitacin electrnica como muestra la ecuacin: M + hv ------ M* (1) El tiempo de vida de la especie excitada es breve (de 10-8 a 109 s)
La segunda etapa M* ------- M + calor La relajacin puede tener lugar tambin por descomposicin de M* dando nuevas especies; un proceso de este tipo se llama reaccin fotoqumica.
Los electrones de enlaces dobles y triples de molculas orgnicas se sujetan con menos fuerza y, por tanto, se excitan mediante radiacin con ms facilidad; as las especies con enlaces no saturados exhiben picos de absorcin tiles.
Los grupos funcionales orgnicos no saturados que absorben en las regiones UV-VIS se llaman cromforos. Estos grupos se utilizan como gua aproximada para fines de identificacin, ya que se ven afectados por efectos del disolvente y otros detalles estructurales de las molculas.
Los compuestos orgnicos saturados que contienen heterotomos, como el oxgeno, nitrgeno, azufre o halgenos, poseen electrones no compartidos que se pueden identificar mediante radiacin en el intervalo de 170 a 250 m.
Algunos, como los alcoholes y teres, son disolventes comunes, de modo que su absorcin en esta regin impide medir la absorcin de analitos disueltos en dichos compuestos a longitudes de onda menores de 180 a 200 m. En ocasiones, la absorcin en esta regin se emplea para determinar compuestos que contienen halgenos y azufre.
Las medidas espectrofotomtricas con radiacin UV-VIS son tiles para la deteccin de grupos cromforos, debido a que las molculas grandes, incluso las ms complejas, son transparentes a la radiacin mayor de 180 m, la aplicacin de uno o ms picos en la regin de 200 a 400 m es una clara indicacin de la presencia de grupos no saturados o de tomos como los de azufre o halgenos.
CONCLUSIONES
La espectroscopia de absorcin molecular es por tanto valiosa para la identificacin de grupos funcionales en una molcula. Sin embargo, son ms importantes las aplicaciones de la espectroscopia de absorcin UV-VIS para la determinacin cuantitativa de compuestos que contienen grupos absorbentes.
Por otra parte, los espectros UV-VIS no poseen una estructura lo suficientemente fina para permitir la identificacin inequvoca del analito.
As, los datos cualitativos ultravioleta deben complementarse con otros datos fsicos o qumicos, como los espectros de infrarrojo, resonancia magntica nuclear y masas, as como informacin de solubilidad y Temperaturas de fusin y ebullicin
DIAGRAMA ESQUEMTICO
La luz de una fuente continua pasa a travs de un monocromador (un prisma, rejilla de difraccin o filtro), el cual asla las radiaciones de las longitudes de onda deseadas a partir de las radiaciones heterocromticas
El paso de la radiacin por la muestra en la regin espectral conduce a medir la potencia radiante de la luz que sale por medio de un detector
Donde k es una constante de proporcionalidad, b la longitud de paso ptico y c la concentracin. La cantidad log(Po/P) se define como absorbancia y se representa por el smbolo A.
REPASO
La espectrofotometra UV-visible es una tcnica analtica que permite determinar la concentracin de un compuesto en solucin. Se basa en que las molculas absorben las radiaciones electromagnticas y a su vez que la cantidad de luz absorbida depende de forma lineal de la concentracin. Para hacer este tipo de medidas se emplea un espectrofotmetro, en el que se puede seleccionar la longitud de onda de la luz que pasa por una solucin y medir la cantidad de luz absorbida por la misma.
TRANSMITANCIA Y ABSORBANCIA
Transmitancia (T)
% T = It/Io x 100
Absorbancia (A)
Io = Ia + It
Ley de Lambert-Beer
Esta ley expresa la relacin entre absorbancia de luz monocromtica (de longitud de onda fija) y concentracin de un cromforo en solucin: A = log I/Io = cl
c = concentracin (M) l = longitud (cm) = constante de proporcionalidad -denominada coeficiente de extincin
La absorbancia de una solucin es directamente proporcional a su concentracin a mayor nmero de molculas mayor interaccin de la luz con ellas
ANALISIS CUALITATIVO
Denominamos espectro de una sustancia a la representacin de absorbancia (A) en funcin de longitud de onda (), este grfico presenta ondulaciones con mximos y mnimos.
ESPECTROFOTOMETRO
SOFTWARD
CONTIENE TRES VENTANAS : * METODO DE BARRIDO (UV-vIS) METODO DE CUANTIFICACION (CROMFOROS) * GRAFICO * TABLA DE RESULTADOS
ANALISIS CUANTITATIVO
Para hacer las determinaciones cuantitativas se elige, en general, la longitud de onda correspondiente a un mximo, pues el error de medicin es mnimo y la sensibilidad mxima. Para verificar el cumplimiento de la Ley de Beer, se debe realizar la curva de calibracin; absorbancia (A) en funcin de concentracin (C), para lo cual se preparan soluciones de la sustancia de concentraciones conocidas y se mide la absorbancia a la longitud de onda elegida..
Un efecto similar se encuentra a veces en soluciones que contienen altas concentraciones de otras especies, particularmente electrolitos. La proximidad de iones a la especie absorbente altera la absortividad molar de la ltima por atracciones electrostticas, este efecto se disminuye por dilucin. Se encuentran algunas excepciones entre ciertos iones o molculas orgnicas grandes, que presentan interacciones significativas por debajo de 0,01 M. Desviaciones de la Ley de Beer tambin surgen porque es dependiente del ndice de refraccin de la solucin; entonces, si cambios de concentracin provocan alteraciones en el ndice de refraccin de la solucin, se observan desviaciones de la ley.