Post on 02-Oct-2018
espectrofotometría
¿Qué es espectrofotometría?
Método de ánalisis físico-químico, que permite determinar la concentración de un analito, en función a la cantidad de energía radiante absorbida o emitida.
Energía electromagnética
VENTAJAS:
Rápido Sencillo Exacto Versátil
Naturaleza dual
Onda Partícula
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
ChE vhE
1 ChE E
Propiedades de partícula (fotón)
Frecuenciav
segergCttePlanckh
)1062,6( 27
Propiedades ondulatorias (onda)
Onda: perturbación periódica que se transmite a través de un
medio o del vacío.
A(x,0) A(0,t)
A0
x
t
1/n
A0 = Amplitud
= longitud de onda (L)
1/n=t= periodo (T)
n= frecuencia (T-1)
s-1 = Herz; Hz
nt
C
C = velocidad de
propagación
(depende del medio)
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Tipo de Rayos g Rayos X Ultravioleta Infrarrojo Microondas Ondas de radio
Espectroscopia y Visible
Frecuencia, Hz
Energía
j/mol
Longitud
de Onda 100 pm 10 nm 1000 nm 100 um 1 cm 100 cm 10 m
3 x 1018 3 x 1016 3 x 1014 3 x 1012 3 x 1010 3 x 108 3 x 106
109 107 105 103 10 10-1 10-3
Cambio de
configuración
nuclear
or
Tipo de cambio
Cuántico
Cambio de distribución
de los electrones
Cambio de
Configuración
Cambio de
Orientación Cambio de espín
5
Espectro Electromagnético
Espectro Visible
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Espectro Visible mayor
frecuencia
menor
frecuencia
longitud de onda (nm)
400 - 435 Amarillo - verdoso
435 - 480 Amarillo
480 - 490 Naranja
490 – 500 Rojo
500 – 560 Púrpura
560 – 580 Violeta
580 – 595 Azul
595 - 650 Azul - verde
595 – 750 Verde - azul
Absorción total: se ve negro
Reflexión total: se ve blanco
Interacción de la luz
con la materia
Absorción Haz incidente (Io)
Haz emergente (I)
Absorbancia: A = log Io / I
ABSORCIÓN Y EMISIÓN
•Transición de 1 electrón a nivel de mayor energía. •Cambio en el modo de vibración de la molécula. •Cambio en el modo de Rotación de la molécula.
•Calor. •Cambios químicos disociación. •Emisión de Rad. de ondas más largas (fluorescencia o fosforescencia).
vhE .
Edo. Excitado (E2)
Edo. Basal (E1)
21 EE
Ley de lambert - beer
Capa infinitesimalmente delgada de una muestra de grosor “ds”,
que es atravesada por un haz de radiación monocromática.
b ds
I0
I
dnKI
dI.
1000100,6 23 c
bSN
)/(1000
)/()()()/(106
303,2log
3
2230
Lcm
LmolccmbcmSmolpart
K
I
I
cbAI
I 0log
I
I
N
dNKI
dI
0 0
NKI
ILn
0
dNKI
dI
Ley de lambert - beer
Ley de lambert - beer
ε = Absortividad molar (L . cm-1. mol-1)
A = ε . b. c
b = Espesor (cm)
c = Concentración (mol . L-1)
a = Absortividad (cm-1. conc.-1)
A = a . b. c
b = Espesor (cm)
c = Concentración (unidades diferentes a mol . L-1)
RELACIÓN ENTRE
ABSORBANCIA Y TRANSMITANCIA
La transmitancia (T) se define como:
Si la absorbancia (A):
A = log Io I
; entonces: A = log 1 T
A = log 100 %T
T = I Io
T (%) = I x 100 Io
A = log 100 – log %T
A = 2 – log %T
REPRESENTACIÓN
LEY DE LAMBERT-BEER
A = ε . b. c
LIMITACIONES
LEY DE LAMBERT-BEER
• Esta ley solo se cumple a concentraciones bajas
del analito, por lo general por debajo de 0,01 M.
• Se cumple cuando se emplea radiación monocromática.
• ε depende del índice de refracción(η). Por lo tanto si hay cambios considerables de η en una solución se observaran desviaciones.
DESVIACIONES
LEY DE LAMBERT-BEER
DESVIACIONES
LEY DE LAMBERT-BEER
a) REALES
b) INSTRUMENTALES Radiación policromática
Radiación parásita
Errores de lectura
c) QUÍMICAS Influencia del equilibrio (dimerizaciones, ácido-base, complejos)
Influencia del disolvente
Influencia de la temperatura
Impurezas de los reactivos
Interacción entre especies
absorbentes
d)PERSONALES
DESVIACIONES REALES
La Ley de Lambert-Beer es válida para
bajas concentraciones de analito:
Pérdida de la independencia en el
comportamiento de cada partícula de
analito (< distancia entre moléculas)
La absortividad (a) y la absortividad
molar (ε) se ven afectadas por cambios
en el índice de refracción
DESVIACIONES
INSTRUMENTALES
• Uso de radiación no monocromática:
Afecta el valor de absortividad molar
Se debe aislar una banda de longitudes de
onda cercana a la longitud de onda donde A
sea máx. y ε varíe muy poco
DESVIACIONES
INSTRUMENTALES
• Presencia de radiación parásita:
Dispersión y reflexión de los componentes
ópticos
Tiene una λ diferente
• Errores de lectura:
Los errores indeterminados en la lectura de
la absorbancia o transmitancia siempre están
presentes
DESVIACIONES QUÍMICAS
• Influencia del equilibrio:
Desplazamientos espectrales, ensanchamiento
de bandas, entre otros fenómenos
• Influencia de la temperatura
• Interacción entre especies absorbentes
• Influencia del disolvente:
Cuando la sustancia problema forma parte de
un sistema en equilibrio con otras especies,
el desplazamiento del equilibrio implica una
modificación en la concentración, y, en
consecuencia, en la absorbancia
ERROR FOTOMÉTRICO
espectrofotómetro
Fuente Rejilla de entrada
Prisma de dispersión
Rejilla de salida
Monocromador
Cubeta
Detector
espectrofotómetro
a) FUENTE DE RADIACIÓN:
Suministrar un haz de radiación con la suficiente
potencia
Proporcionar energía de intensidad
constante
Estable, continua y de vida
media larga
Fuentes de radiación más comunes:
de filamento de wolframio,
de descarga de hidrógeno,
de filamento de Nerst.
espectrofotómetro
b) REGULADOR DE INTENSIDAD:
La intensidad de la radiación incidente se regula
mediante el uso de diafragmas o rendijas
Dispersan la radiación en sus
longitudes de onda y la aisla
en bandas muy estrechas
Existen tres tipos: de filtro,
monocromador de prisma y
monocromador de rejilla
c) SELECTOR DE λ:
espectrofotómetro
d) CELDA ó CUBETA:
Material transparente a la
radiación
Convierte la energía radiante en energía
eléctrica, que luego debe ser medida
Los más utilizados para la región visible y UV son:
células fotoválticas y fotoeléctricas (fototubo)
e) DETECTOR:
Pueden ser cilíndricas o
rectangulares, generalmente
su espesor es de 1 cm.
Radiación Fuente de energía
Selector de λ
Celda Detector de
radiación
Ultra
Violeta
(160-350nm)
Lámpara de descarga de Hidrógeno o Deuterio
Prisma de cuarzo,
Red de difracción
Cuarzo,
Sílice fundido
Fototubo
Visible
(380-780nm)
Lámpara de filamento de Wolframio o Tungsteno
Red de difracción,
Filtros
Vidrio,
Plástico
Fototubo,
Célula fotovoltaica
IR
(780-105nm)
Lámpara globar o filamento de Nernst
Prismas
NaCl, KBr,
LiF, CaF2
NaCl, KBr,
CaF2, LiF
Termolpila
Balómetro
PASOS PARA UN ANÁLISIS
ESPECTROFOTOMÉTRICO
1.- Preparación de soluciones patrón
A partir de solución madre que contiene el analito
2.- Construir espectro de absorción
Se mide la absorbancia de una solución patrón
de concentración intermedia a diferentes λ
Se grafica la absorbancia
en función de la λ
A
optimo
ESPECTRO DE ABSORCIÓN
(nm)
óptima
A
PASOS PARA UN ANÁLISIS
ESPECTROFOTOMÉTRICO
3.- Construir curva estándar
Se mide la absorbancia para la serie de soluciones
patrón, a la λ óptima
Se grafica Absorbancia vs. Concentración
A
C
CURVA ESTÁNDAR
CURVA ESTÁNDAR
Permite comprobar la Ley de Lambert-Beer
La recta debe pasar por el origen
Permite determinar la concentración de
una solución problema
No se puede extrapolar
PASOS PARA UN ANÁLISIS
ESPECTROFOTOMÉTRICO
4.- Analizar solución problema
Se mide la absorbancia de la solución problema a
la λ óptima
Se determina la concentración por interpolación
A
C
C ?
IMPORTANCIA DEL ANÁLISIS
ESPECTROFOTOMÉTRICO
EN AGRONOMÍA
Fertilizantes: -Fósforo soluble en agua -Fósforo insoluble en agua y en citrato de amonio -Fósforo total
Insecticidas -Residuos de paratión
En frutos y vegetales -Pectina -Carotenoides y carotenos -Almidón -Taninos -Clorofila -Acido ascórbico -Glucosa, fructosa y sacarosa -Otros.