INGENIERIA QUÍMICA

PRACTICA N°1

CONOCIMIENTO Y OPERACIÓN DE UN ESPECTROFOTÓMETRO UV-VIS DE ABSORCIÓN MOLECULAR.

EQUIPO: 5 “B”

INTEGRANTES DEL EQUIPO

ENRIQUE CINTA GONZÁLEZ ESTELA ESTEFANÍA TORRES ORTIZ

KATHIA MARELY MARTÍNEZ SÁNCHEZ

DOCENTE: ROSA MARIA HACES MARQUEZ

FECHA DE ENTREGA: 10-SEPTIEMBRE-2016

Practica n°1

Conocimiento y operación de un espectrofotómetro uv-vis de absorción molecular.

Objetivo: Identificar los componentes principales de un espectrofotómetro UV-VIS de

absorción molecular, adquiriendo los conocimientos fundamentales para su operación.

FUNDAMENTO

Los sistemas instrumentales aplicados al análisis y control químicos son ampliamente

aceptados como métodos que ahorran tiempo, requieren menos separaciones químicas

y son seguros y sensibles.

La ventaja que tienen sobre los métodos de análisis clásicos deriva directamente del

hecho que determinan la composición química por medio de la medición de las

propiedades físicas. Solo es necesario recordar el gran número de propiedades físicas

de las sustancias (índice de refracción, color susceptibilidad magnética, conductividad

térmica, grado de acidez y muchas otras) para percibir la magnitud del campo de la

medición instrumental.

Un instrumento de análisis consta de componentes típicos (generador de señal,

transductor de entrada o detector, procesador de señal y transductor de salida), los

cuales aseguran el buen funcionamiento del mismo, siempre y cuando estén operando

de manera adecuada.

Se denominaron métodos ópticos a los primeros métodos instrumentales

espectroscópicos fueron diseñados para utilizarse en la región visible del espectro

electromagnético. En la actualidad el término aún se utiliza pero incluye, prácticamente,

a todas las regiones del espectro. Estos métodos tienen en común la utilización de la

radiación electromagnética como el elemento fundamental para el análisis, así como

dispositivos ópticos como lentes, espejos, rendijas, etc.

Los métodos instrumentales ópticos han evolucionado desde colorímetros que

utilizaban filtros coloreados como selectores de longitud de onda, pasando por los

espectrómetros de masas.

Los selectores de longitud de onda más utilizados son los monocromadores, que

pueden ir variando la longitud de onda haciendo barridos espectrales. Generalmente se

ubican entre la fuente y la muestra o bien entre la muestra y el detector. Los recipientes

para la muestra (denominadas celdas o cubos) pueden ser de acrílico (metacrilato) o de

cuarzo, siendo éstas últimas las más indicadas para el espectro visible.

La espectrofotometría es un método que es utilizado para medir las concentraciones de

las sustancias. Para realizar estas mediciones se usan aparatos llamados

espectrofotómetros, estos aparatos miden la absorción de luz monocromática de una

longitud de onda conocida. La cantidad de luz que absorbe una sustancia está

relacionada con la concentración de la misma.

Origen y características del espectro de absorción UV-VIS

La región UV está definida en el rango de longitudes de onda de 195 a 400 nm. Es una

región de energía muy alta, por lo que provoca daño al ojo humano, así como

quemaduras comunes en la piel y en algunos casos puede producir cáncer. En la región

VIS, la cual se encuentra comprendida entre 400 y 700 nm, apreciamos el color visible

de una solución y que corresponde a las longitudes de onda de luz que transmite, no

que absorbe. El color que absorbe es el complementario del color que transmite. Por

tanto, para realizar mediciones de absorción es necesario utilizar la longitud de onda en

la que absorbe luz la solución coloreada. Cuando la materia absorbe energía de la

región UV-VIS se producen transiciones de tipo electrónico (ver Figura 3).

Figura  Porción de la representación gráfica del espectro electromagnético de la región

del UV hasta la región del microondas.

La absorción molecular de la radiación en la región UV-VIS del espectro

electromagnético, depende de la estructura electrónica de la especie absorbente, como

por ejemplo átomos, moléculas, iones o complejos. Esta se da cuando se hace incidir

un haz de luz ultravioleta o visible sobre la molécula absorbente aumentando su

energía hasta la energía (hν) del fotón incidente, lo cual produce una transición

electrónica desde un estado energéticamente menor a otro mayor. Luego de esto, emite

un fotón con la misma cantidad de energía absorbida. La unión de todas las

transiciones se representa por medio de un conjunto de bandas llamado espectro de

absorción molecular.

 

Espectros de absorción

(A) fase gaseosa; (B) fase

solución

La espectrofotometría o espectrometría UV-visible utiliza el principio de absorción para

determinar la concentración de un compuesto en solución. Se basa en que las

moléculas absorben las radiaciones electromagnéticas y a su vez que la cantidad de luz

absorbida depende de forma lineal de la concentración. Para hacer este tipo de

medidas se emplea un espectrofotómetro, en el que se puede seleccionar la longitud de

onda de la luz que pasa por una solución y medir la cantidad de luz absorbida o

transmitida por la misma.

Figura 5. (1) Lámpara o fuente de luz, (2) rendija 1, (3) monocromador, (4) rendija 2, (5)

cubeta con muestra, (6) rendija 3, (7) detector y transductor, (8) registro de señal.

Para obtener un espectro UV-VIS de una muestra en solución se irradia en un rango de

longitudes de onda. Empleando una radiación monocromática a la vez, es decir, una

radiación de una sola longitud de onda. Este proceso se denomina de exploración. La

cantidad de la radiación absorbida en cada longitud de onda se mide y se traza frente a

la longitud de onda para obtener el espectro. Así, un espectro UV-Vis típico es un

gráfico de longitud de onda o la frecuencia frente a la intensidad de la absorción.

Absorción de especies moleculares

Cuando un haz incidente de radiación que tiene una longitud de onda adecuada golpea

una molécula, se lleva a cabo la absorción de un fotón y la molécula se excita. Cuando

las moléculas se excitan estas perderán la energía de excitación en forma de calor o

emitiendo fotones (luminiscencia). La absorción de la radiación UV-Vis es capaz de

afectar a la excitación de los electrones de enlace y otros electrones de valencia. Por lo

tanto, la excitación de los electrones en los enlaces químicos (π y sigma) o electrones

no apareados (n) es el resultado de la absorción de una longitud de onda adecuada de

radiación UV-Vis. La absorción por lo tanto será dependiente de la disponibilidad de

enlaces π y sigma o electrones n que puedan absorber la radiación incidente.

EQUIPOS Y MATERIALES

Equipo

Espectrofotómetro UV-VIS de absorción molecular Marca Genesys

Materiales

Celdas de cuarzo y de metacrilato para lectura en espectrofotómetro

METODOLOGIA

1.- Habiendo recibido la introducción a los métodos espectrofotométricos de parte del

profesor, identificar de manera visual los componentes principales de los instrumentos

ópticos existentes en el laboratorio

2.- Tomar nota de las observaciones realizadas

3.- Específicamente, identificar de igual manera los componentes principales del

espectrofotómetro UV-VIS Marca Genesys.

4.- Encender el espectrofotómetro UV-VIS Marca Genesys, siguiendo el protocolo de

encendido indicado por el profesor. Esperar unos 30 minutos para que la lámpara

alcance su máxima intensidad.

5.- Después de transcurridos los 30 minutos, tomar nota de las instrucciones de

operación del espectrofotómetro indicadas por el profesor para comprender el

funcionamiento del instrumento, así como del cuidado de las celdas de cuarzo y/o de

metacrilato para la lectura.

6.- Al manipular las celdas de cuarzo y/o de metacrilato, seguir los cuidados indicados

por el profesor en su manejo. Sujetar la celda por la parte esmerilada limpiando el

exterior con un paño limpio y suave, evitando rayarla.

7.- Tomar notas de las observaciones realizadas.

OBSERVACIONES

Al empezar la práctica la maestra nos comentó sobre la importancia y uso del

espectrofotómetro uv-vis de absorción molecular entre las cosas mas destacadas que

menciono fueron las siguientes:

Este tipo de herramientas determinan la composición química por medio de la

medición de las propiedades físicas

Las partes con las que cuenta todo equipo.

Al usar este tipo de aparatos debemos estar conscientes de lo que queremos hacer con este, darle un buen uso y cuidarlo.

Otra cosa que también

identificamos fue el transductor de entrada que en este caso es el foto tubo en donde la

Cuando observamos este espectrofotómetro observamos sus partes y pudimos identificar sus componentes como por ejemplo vimos que este debe estar conectado a una fuente de energía

maestra nos explicó que trabaja bajo principio de efecto fotoeléctrico. Posteriormente

nos proporcionó las celdas que se colocaban en el espectrofotómetro.

Comprendimos también que es de mucha importancia antes de empezar a analizar las muestras como paso número uno calibrar el equipo con agua destilada o un blanco dependiendo del analito, este debe de estar a 0 de absorbancia y 100% de transmitancia, es muy importante calibrar para que así tengamos más confianza de que

Dentro de las indicaciones que nos dieron para la manipulación de estas celdas fueron que el nivel donde se coloca la muestra es gasta donde observemos el triangulito que contiene esta, así como también la manera en que debemos tomar la celda (de los lados opacos) ya que por los lados nítidos podemos ver la muestra colocada claramente y también por ahí es donde pasará el haz de luz.

Aquí podemos observar la parte trasera de nuestro espectrofotómetro, vemos como cuenta con una conexión para la fuente de energía, un regulador y un interruptor de encendido también podemos observar que tiene para conectar este a una computadora ya que nos proporciona la posibilidad de mostrar los resultados en ella mediante un software adaptado a la computadora.

estamos obteniendo un buen resultado, al hacer esto debemos de manejar con mucho cuidado el aparato y verificar que se encuentre en buen estado y bien colocado.

INVESTIGAR EN LA BIBLIOGRAFÍA CORRESPONDIENTE LAS PARTES PRINCIPALES DE UN ESPECTROFOTÓMETRO DE ABSORCIÓN MOLECULAR, DIBUJANDO UN DIAGRAMA DEL MISMO.

Instrumentación para la medición de absorbancias de la luz visible y ultravioleta: espectrofotómetro UV-visible

La medición de absorbancia de la luz por las moléculas se realiza en unos aparatos

llamados espectrofotómetros. Aunque pueden variar en diseño, en especial con la

incorporación de ordenadores para el análisis de datos, todos los espectrofotómetros

constan, según se indica en la figura, de:

1. Una fuente de energía radiante: lámpara de deuterio y tungsteno.

Otras partes que observamos fueron el procesador de señales , observamos que el espectrofotómetro contiene unos botones que después de su explicación supimos que eran los primeros dos botones para aumentar o disminuir la longitud, el siguiente se utiliza también en la calibración de este y muestra la absorbancia o la absorción de energía del analito y la transmitancia, el siguiente botón también nos da opciones de absorbancia, transmitancia y concentración , el otro botón nos muestra distintas utilidades y por último la opción que nos da para imprimir los resultados obtenidos.

Observamos además que el transductor de salida o el dispositivo de lectura es el que nos muestra este aparato digitalmente.

2. Un monocromador para la selección de radiaciones de una determinada longitud

de onda: filtros, prismas, redes de difracción.

3. Un compartimento donde se aloja un recipiente transparente (cubetas o tubos) que

contenga la muestra Pueden ser de vidrio, cuarzo o plástico transparente. Para medir

en UV se deben usar las de cuarzo o sílice fundido, porque el vidrio no transmite la

radiación UV.

4. Un detector de luz y un amplificador convertidor de las señales luminosas en

señales eléctricas.

5. Un registrador o sistema de lectura de datos.

Desde el punto de vista operativo, el primer paso es seleccionar la fuente de luz y

longitud de onda a la que se va a realizar la medida. Hay espectrofotómetros de un solo

haz (con una sola celdilla para alojar la cubeta con la muestra) y de doble haz (con dos

celdillas para dos cubetas); en nuestro caso se trabajará con los de un solo haz.

Se mide primero la absorbancia del disolvente (conocido como blanco) y al que se le

asigna el valor de cero mediante el ajuste del mando, de forma que la intensidad

incidente y transmitida sean iguales (Io = It), y por tanto la absorbancia es cero. A

continuación se pone en la celdilla la cubeta con la muestra y se lee la absorbancia de

ésta

CONCLUSIONES

Al terminar esta práctica comprendimos la importancia del espectrofotómetro que dentro del uso principal nos permite determinar la concentración de un compuesto, gracias a esta práctica pudimos observar detalladamente las partes de este equipo e identificar desde el generador de señal, el transductor de entrada que en este caso es el foto tubo, el procesador de señal, observamos cómo se ajusta el espectrofotómetros con los botones que tienen y el calibrado necesario que se debe hacer antes de usarlo, el cuidado que debemos tener al utilizarlo, como manipular correctamente las celdas tendremos muy presente que debemos agarrarlas en los lados opacos ya que en las paredes transparentes es por donde pasara el haz de luz al analizar la muestra y también identificamos el transductor de salida observamos que el dispositivo de lectura es digital, comprendimos que al utilizar este aparato debemos de saber cómo hacerlo y manipularlo con cuidado siguiendo cada una de las indicaciones de nuestro profesor para así obtener buenos resultados.

ENRIQUE CINTA GONZALEZ

Aprendi el uso que tiene el espectrofotometro al igual que sus diversas funciones a detalle para poder realizar el uso correcto del equipo para poder sacar los calculos correctos al analizar lo que serian la longitud de onda de muestra partiendo de ahí para poder conocer otras caracteristicas como seria tambien la concentración o reacciones químicas entre otras.

ESTELA ESTEFANIA TORRES ORTIZ