Practica 6 Maneja El Espectofotometro

7/25/2019 Practica 6 Maneja El Espectofotometro

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ISAMAR LARA JIMENEZ GRUPO: 2108 ACTIVIDAD N5 CONOCIMIENTO DE LAS

CARACTERISTICAS DEL ESPECTOFOTOMETRO

ISAMAR LARA JIMENEZ

USAR PAPEL TORNASOL (pH)

2108


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.

GENERALIDADES:

Espectrmetro.

Instrumento de medicin que analiza el tipo de espectro que emite una fuente o que es

absorbida por una sustancia que se encuentra en el camino de la luz que emite una fuente.

Estos espectros de emisin o de absorcin son como una huella digital de las sustancias que

forman a nuestra naturaleza

Funcionamiento

El funcionamiento del espectrmetro est basado en la descomposicin de la luz en las

diferentes longitudes de onda que la componen a partir del fenmeno de refraccin que

sucede en unprisma o a partir del fenmeno de difraccin de la luz que se produce en una

red difraccin. Adems este instrumento mide los ngulos en los cuales se presentan los

mximos del patrn de difraccin. Estos ngulos son diferentes y caracterstica de la

naturaleza de la fuente que emite laluz.Las componentes bsicas de un espectrmetro es

un conjunto de lentes, un colimador, una rejilla de difraccin y un ocular, anteriormente

detectar el espectro se haca a simple vista, pero hoy en da se pueden usar sensores de luz

que marcan los mximos y mnimos o tambin se pueden fotografiar los espectros.

Partes Bsicas

ISAMAR LARA JIMENEZ GRUPO:2108 ACTIVIDAD N5 MANEJA EESPECTOFOTOMETRO
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Este se compone de cuatro componentes bsicos: un foco productor del haz de radiacin o

departculas que se va a investigar; un analizador que separa el haz de acuerdo con las

propiedades que se desea analizar; un detector que mide su cantidad y un elemento que

registra los resultados en forma de grfica, diagrama ofotografa.

Tipos

Existen diferentes tipos de espectrmetros segn su uso.

Espectrmetro de masas

Elespectrmetro de masas se utiliza para determinar lasmasas moleculares,la abundancia

relativa de losistopos y la composicin qumica de una muestra. Los cuatro elementos

bsicos de un espectrmetro de masas son: un sistema para introducir en el espectrmetro la

sustancia que se quiere analizar, un mecanismo para ionizar esta sustancia, un acelerador

que dirige losiones hacia el instrumento de medida y un mecanismo para separar los iones

analizados y registrar los resultados. El resultado se suele registrar elctricamente en forma

de grfica.

Espectrmetro ptico

Unespectrmetro ptico o espectroscopio, es un instrumento que sirve para medirlas propiedades de la luz en una determinada porcin del espectro electromagntico. La

variable que se mide generalmente es la intensidad de la luz pero se puede medir tambin el

estado depolarizacin,por ejemplo.

La variable independiente suele ser lalongitud de onda de laluz,generalmente expresada

en submltiplos del metro, aunque alguna vez pueda ser expresada en cualquier unidad

directamente proporcional a la energa delfotn,como la frecuencia o loselectrn-voltios,

que mantienen un relacin inversa con la longitud de onda. Se utilizan espectrmetrosenespectroscopapara producir lneas espectrales y medir sus longitudes de onda e

intensidades.

En general, un instrumento concreto slo operar sobre una pequea porcin de ste campo

total, debido a las diferentes tcnicas necesarias para medir distintas porciones del espectro.
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Por debajo de las frecuencias pticas (es decir,microondas,radio y audio), el analizador de

espectro es un dispositivo electrnico muy parecido.

Los espectrmetros conocidos con el nombre de espectroscopios se utilizan en el anlisis

espectroscpico para identificar materiales.

El espectroscopio fue inventado por Gustav Robert Georg Kirchhoff y Robert Wilhelm

Bunsen. Se usan espectroscopios enastronoma y en algunas ramas de la qumica. Los

primeros espectroscopios eran un simple prisma con graduaciones que marcaban las

distintas longitudes de onda de la luz. Los espectroscopios modernos suelen utilizar una

rejilla de difraccin, ranuras mviles, y algn tipo de fotodetector, todo ello automatizado y

controlado por un ordenador.

Cuando se calienta un material hasta la incandescencia emite una luz cuyo espectro

depende de la configuracin atmica del material.

Cada grupo de frecuencias de luz hace aparecer bandas claramente definidas en la escala

que son su huella caracterstica (algo as como las huellas digitales de los humanos). Por

ejemplo, elsodio tiene una banda doble amarilla muy caracterstica conocida como las

lneas-D del sodio a 588,9950 y 589,5924 nanmetros, y cuyo color le resultar familiar a

quien haya visto una lmpara de vapor de sodio de baja presin.

En el diseo original del espectroscopio delsiglo XIX,la luz atravesaba una rendija y una

lente colimadora transformaba la luz en un un haz de rayos paralelos. La luz pasaba

entonces a travs de un prisma que refractaba el haz en un espectro, debido a que las

distintas longitudes de onda se refractaban de diferente manera por la dispersin. Esta

imagen se puede ver a travs de un tubo con una escala superpuesta sobre la imagen

espectral, permitiendo su lectura directa.

Con el desarrollo de la pelcula fotogrfica, pudieron disearse espectrgrafos ms

precisos. Se basaban en el mismo principio que el espectroscopio, pero tenan una cmara

en lugar de un tubo para mirar. En los ltimos aos, los circuitos electrnicos construidos

junto al tubo fotomultiplicador han sustituido a la cmara, permitiendo el anlisis

espectrogrfico en tiempo real con mucha ms precisin. Tambin se utilizan hileras de

fotosensores en lugar de pelculas fotogrficas. Dicho anlisis espectral, o espectroscopia,
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se ha convertido en una importante herramienta cientfica para analizar la composicin de

materiales desconocidos y para el estudio de fenmenos astronmicos y probar teoras

astronmicas.

Aplicaciones bsicas

Enptica, un espectrgrafo separa laluz que le llega de acuerdo a sulongitud de onda y

registra el espectro electromagntico en un detector. Es un tipo de espectrmetro y ha

sustituido al espectroscopio en aplicaciones cientficas.

En astronoma se utilizan espectrografos muy frecuentemente. Se instalan en el foco de

untelescopio que puede estar situado en un observatorio terrestre o en una nave espacial.

Los primeros espectrgrafos usaban papel fotogrfico como detector. La clasificacinestelar y el descubrimiento de la secuencia principal, la ley de Hubble y la secuencia de

Hubble fueron posibles gracias a los espectrgrafos que utilizaban papel fotogrfico.

Los espectrgrafos ms recientes utilizan detectores electrnicos, como CCD que pueden

utilizarse tanto para luz visible como para ultravioleta. La eleccin exacta del detector

depende de las longitudes de onda que se quieran registrar.

OBSERVACIONES:

Es el mtodo ptico de ms usado en el rea de investigacin. Es la medida de la cantidad

de energa radiante absorbida por las molculas de una muestra en funcin de las longitudes

de onda especficas. Los mtodos espectro picos se basan en la capacidad de las sustancias

de absorber o emitir radiacin electromagntica y tales mtodos se pueden empleara para

determinar la concentracin de un reactivo o producto durante una reaccin.

El aparato detecta la cantidad de luz transmitida y/o absorbida a travs de la solucin en la

celda y la compara con la que se absorbe a travs de una solucin de referencia o blanco.
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PARTES DEL ESPECTOFOTOMETRO

El espectrofotmetro se usa en el laboratorio con el fin de determinar la concentracin de

una sustancia en una solucin, permitiendo as la realizacin de anlisis cuantitativos.

El espectrofotmetro, construido mediante procesos avanzados de fabricacin, es uno de

los principales instrumentos diagnsticos y de investigacin desarrollados por el ser

humano. Utiliza las propiedades de la luz y su interaccin con otras sustancias, para

determinar la naturaleza de las mismas. En general, la luz de una lmpara de caractersticas

especiales es guiada a travs de un dispositivo que selecciona y separa luz de una

determinada longitud de onda y la hace pasar por una muestra. La intensidad de la luz que

sale de la muestra es captada y comparada con la intensidad de la luz que incidi en la

muestra y a partir de esto se calcula la transmitancia de la muestra, que depende de factores

como la concentracin de la sustancia.


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Partes del espectrofotometro:

1.

Chasis

2. Porta cubeta

3.

Selector de filtro4. Selector de modo

5. .Ajuste grueso

6. Selector de longitud de onda

7. Indicador de longitud de onda

8. Pantalla

Fuente de luz: ilumina la muestra, generalmente son lmparas de tungsteno o de xenn.

Monocromador: asla las radiaciones de longitud de onda deseada. Se usa para obtener luz

monocromtica.

Fotodetectores: percibe la seal de mltiples longitudes de onda (hasta 16)

simultneamente.

Cuidados:

a)Coloque el instrumento en un lugar en donde no est sujeto a vibraciones,calor excesivo,

humedad o luzdirecta.

b)Proteja el instrumento del polvo. Nunca toque las superficies pticastales como lentes y

filtros. Siga lasinstrucciones que da el fabricante para la limpieza de talescomponentes.

c)Permita que el instrumento secaliente antes de hacer algn procedimiento.

d)Se debe hacer un chequeo peridico(cada semana) de la calibracin de lalongitud de

onda, cuando se sospecheque ha variado, con el Tubo deDidimium.

e)Verifique el 0 y el 100% T cada vezque se vaya a hacer lecturas y cuandovare la longitud

de onda.

f)Asegrese de que las cubetas estnlimpias y libres de ralladuras yhuellas digitales. Esto

debe hacersecada vez que va a usarse.

CARACTERISTICAS DEL ESPECTOFOTOMETRO:

MTODOS FOTOMTRICOS DE ANLISIS


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1. NATURALEZA DE LA RADIACIN ELECTROMAGNTICA

La Radiacin Electromagntica es una forma de Energa radiante que se propaga en forma

de ondas. En este fenmeno ondulatorio se define:

a) Longitud de onda (l): es la distancia entre dos mximos de un ciclo completo del

movimiento ondulatorio. Se expresa, segn el S.I. en nanmetros (nm) y sus equivalencias

son: 1nm = 1mm =10 A0= 10-9m.

b) Frecuencia (n): es el nmero de ciclos por segundo. Es inversa a la longitud de

onda. Su frmula es: n = c/l, y se mide en ciclos por segundo o hertzios.

c) Fotones: la luz est formada por fotones, y estos son paquetes discontinuos de

E. La E de un fotn depende de la frecuencia y de la longitud de onda, segn la siguiente

expresin: E = h x n = h x c/n (h = Cte. de Planck = 6,62.10-27erg/seg.). La Energa

Electromagntica se mide el Ergios. La relacin entre la longitud de onda y la Energa es

inversa, por lo tanto a menor longitud de onda mayor Energa y viceversa.

d) Espectro Electromagntico: cubre un amplio intervalo de E radiante, desde losrayos g de longitud de onda corta hasta las ondas de radio, de longitud de onda larga. Se

divide en varias regiones, las ms interesantes para nosotros son:

Regin Ultravioleta: l = 10-380 nm

Regin Visible: l = 380-780 nm

Regin Infrarroja: l = 780-30.000 nm

En la Regin Visible, la luz se descompone en colores. La luz blanca contiene todo el

espectro de longitudes de onda. Si interacciona con una molcula puede ser dispersada o

absorbida.

2. FENMENOS DE INTERACCIN ENTRE LUZ Y MATERIA


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A. FENMENO DE ABSORCIN

Cuando una partcula que se encuentra en estado de reposo o estado fundamental

interacciona con un haz de luz, absorbe E y se transforma en una partcula en estado

excitado. La molcula absorbe la E de la onda y aumenta su energa, y ese aumento de

energa es igual a la E de la Radiacin Electromagntica absorbida (E = h.n). La partcula en

estado excitado tiende a volver de forma espontnea a su estado de reposo desprendiendo la

E absorbida en forma de calor.

Espectro de Absorcin. Cada especie absorbente, que recibe el nombre de cromgeno,

tiene un determinado espectro de absorcin. El espectro de absorcin es un grfico donde serepresenta en ordenadas la Absorbancia y en abcisas la longitud de onda. La medida de la

cantidad de luz absorbida por una solucin es el fundamento de la espectrofotometra de

absorcin.

Por eso es importante trabajar a la longitud de onda a la que la sustancia estudiada absorbe

la mayor cantidad de luz (a mayor cantidad de luz, mayor cantidad de sustancia).

B. FENMENO DE EMISIN

Algunos compuestos, tras ser excitados por la luz, vuelven al estado fundamental

produciendo la emisin de energa radiante. En este caso, lo que se mide es la energa

emitida y, en este fenmeno se basa la fotometra de llama o la fluorescencia.

3. LEYES DE ABSORCIN


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Cuando un haz de luz pasa a travs de un medio, se registra una cierta prdida de intensidad,

debido a la absorcin por parte de la sustancia.

Se llama TRANSMITANCIA (T) a la relacin entre la luz incidente y la luz transmitida:

T = Is/ I0 ; %T = (Is / I0) x 100.

Se puede perder intensidad por la interaccin con la cubeta o el solvente. Para evitar este

error se hace una primera medida con una solucin de referencia o BLANCO, que contiene

todos los posibles compuestos que intervienen en la lectura menos el que vamos a medir.

Todas las medidas que se hagan con posterioridad sern referidas a esta medida inicial y se

harn en la misma cubeta que se utiliz en la medida del blanco.

La Transmitancia se usa poco, se emplea ms la Absorbancia (A) porque la relacin entre

A y la concentracin de una solucin es directamente proporcional y la de la T es

inversamente proporcional.

La relacin entre la absorbancia y la transmitancia es la siguiente:

- Si el %T = 100 A = 2-log T = 2-log 100 = 0

- Si el %T = 0 A = 2-log 0 =

En los aparatos que se usan actualmente se presentan absorbancias, pero el aparato lo que

mide realmente es %T que luego transforma a absorbancia.

3.1. LEY DE BEER

La absorbancia de una solucin es directamente proporcional ala concentracin y a la

longitud del paso de la luz.

A = e . b. c

Siendo:

A:absorbancia. No tiene unidades.


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e:el coeficiente de extincin molar, tambin llamado coeficiente de absorcin. Es constante

para un compuesto dado siempre que se fijen condiciones de longitud de onda, de pH, de

temperatura, de solventes, etc. Sus unidades son 1/ (mol/cm).

b:es la longitud de paso de la luz, en cm.

c:es la concentracin del absorbente. Se mide en mol/L.

La aplicacin prctica de la Ley de Beer es, que conociendo la absorbancia de una sustancia

podemos averiguar su concentracin y esto lo podemos hacer de dos formas:

1. Por comparacin con una solucin conocida: si tenemos 2 soluciones, una

problema (P) y una estndar (S), podemos establecer la siguiente relacin matemtica entre

ellas:

2. A travs de una curva de calibracin: la curva de calibracin es la

representacin grfica en un eje de coordenadas de la Absorbancia (eje de ordenadas) frente

a la Concentracin (eje de abcisas). Se ensayan varias soluciones de concentracin conocida

y se determinan sus A, construyndose la curva de calibrado, que es una recta. Una vez

ensayadas las soluciones problemas, su concentracin se averigua por interpolacin de las A

de las soluciones problema en la curva de calibracin.

Hay que tener en cuenta la LINEALIDAD, que es el intervalo de concentraciones del

cromgeno entre las cuales existe una relacin lineal entre Absorbancia y Concentracin.

Cuando la concentracin del cromgeno sobrepasa los lmites de linealidad se deja de

cumplir la Ley de Beer, convirtindose la recta en una curva. La lectura de la

Absorbanciafuera de los lmites de linealidad se traduce en una concentracin falsamente

baja de cromgeno. En esta situacin, hay que diluir la muestra para que su concentracinentre en los lmites de la linealidad.

Empleo de los Factores de Calibracin:Para

reactivos estables y sistemas fotomtricos estables, este factor se puede mantener constante,


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siendo slo necesario ensayar las muestras problema multiplicando la A resultante por el

factor F.

4. ESPECTROFOTMETRO

Se distinguen dos tipos de aparatos:

Fotmetro o Colormetro: se caracterizan porque utilizan filtros que solo permiten el paso de

una determinada longitud de onda.

Espectrofotmetros: utilizan cromadores. Con ellos se obtiene un haz de luz monocromtico

cuya longitud de onda se vara a voluntad. Los monocromadores pueden ser de dos tipos:

prismas y redes de difraccin.

Monocromador de Prisma

2.2. COMPONENTES DEL ESPECTROFOTMETRO

1. Fuente de luz: proporciona energa radiante en forma de luz visible o no visible.

Tipos de lmparas:

- Lmparas de filamento de tungsteno: se utilizan para longitudes de

onda del espectro visible y el ultravioleta prximo. Son fuentes de un espectro continuo de

energa radiante entre 360-950 nm.

- Lmparas de filamentos de haluros de tungsteno: son de mayor

duracin y emiten energa radiante de mayor intensidad.

- Lmparas de Hidrgeno y Deuterio: producen un espectro continuo

en la regin ultravioleta entre 220-360 nm.- Lmparas de vapores de Mercurio: Emiten un espectro discontinuo o

espectro de lneas que se utilizan para calibracin de longitudes de onda, se emplean solo

para espectrofotmetros y cromatografa HPLC.

Precauciones:


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- Las subidas y bajadas bruscas de tensin producen sufrimiento de la lmpara y cambios en

las lecturas de la Absorbancia.

- La lmpara tiene una vitalidad limitada y se debe vigilar para que funcione bien el aparato.

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2. Rendija de entrada: tiene como funcin reducir al mximo la luz difusa y evitar que la

luz dispersa entre en el sistema de seleccin de longitud de onda.

3. Monocromadores. Pueden ser:

- Prismas: son fragmentos con forma de cua de un material que

permite el paso de la luz. Ej. De vidrio para trabajar en el espectro visible o cuarzo para

trabajar en el ultravioleta lejano.

- Redes de difraccin: son un gran nmero de lneas paralelas

situadas a distancias iguales entre s y son hendiduras sobre un vidrio o una superficie

metlica. Cada una de estas hendiduras se comporta como un pequeo prisma.

4. Rendija de salida: tiene como funcin impedir que la luz difusa atraviese la cubeta de la

muestra, que provocara desviaciones a la Ley de Beer. (04/10/01)

5. Cubeta: es el recipiente donde se coloca la muestra para la medicin. Pueden ser de

distintos tipos y tamaos (cuadradas, rectangulares, redondas). Se obtienen mejores

resultados usando cubetas de bordes paralelos. Si se utilizan cubetas redondas se deben

marcar e introducir en el aparato siempre en la misma posicin. Suelen estar fabricadas en

vidrio o en plstico.

6. Detector. Puede ser de dos tipos:

Fotoclulas o clulas fotovoltaicas:

Es una lmina de Cobre sobre la que se extiende una capa de Selenio o de xido de Cobre.

A sto se le conoce como semiconductor. Sobre el semiconductor hay una capa de metal

transparente que sirve de electrodo. La luz incide sobre el Selenio y ste desprende


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electrones, que pasan a la placa de Cobre originando una diferencia de potencial por existir

carga negativa sobre el Cobre y positiva sobre el Selenio. El conjunto se conecta a un

ampermetro que seala el paso de corriente.

Caractersticas: son resistentes; econmicas; sensibles desde el ultravioleta hasta los 1.000

nm. de longitud de onda; no se requiere batera externa, ni vaco,...; la corriente producida es

directamente proporcional a la Energa que llega y tienen efecto fatiga, es decir, que

presentan una subida inicial de corriente, que luego decrece progresivamente hasta el

equilibrio. Por eso hay que esperar entre 30-60 segundos entre una lectura y otra.

Fototubos multiplicadores:

Un fototubo multiplicador es un tubo que contiene un ctodo que emite electrones de formaproporcional a la Energa que incide sobre l. Tiene un nodo que recoge los electrones y la

corriente se multiplica varias veces al chocar los electrones sobre sucesivos nodos que van

teniendo un voltaje superior al precedente. La seal se amplifica en cientos o miles de veces.

Caractersticas: el tiempo de respuesta es muy rpido, no tienen efecto fatiga tan altos

como la anterior y son muy sensibles.

7. Medidor: son sistemas de lectura de la Energa elctrica que recoge el detector y que

puede ser lectura directa (se utiliza una clula fotovoltaica) o puede ser amplificadores de

seal como en el caso del fototubo multiplicador. Los actuales aparatos incorporan lectura

digital y clculos automticos de concentraciones con relacin a las curvas de calibracin.

(

TIPOS DE APARATOS

ESPECTROFOTMETRO DE HAZ SIMPLE:es igual que ladescripcin dada para el espectrofotmetro en general. Consta de los mismos elementos (Ej.

Bilirrubinmetro: para determinar bilirrubina directa en capilar).

ESPECTROFOTMETRO DE DOBLE HAZ EN EL ESPACIO:

todos los componentes estn duplicados, menos la lmpara y el medidor. Dos haces de luz


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pasan al mismo tiempo por los distintos componentes separados en el espacio. Esto

compensa las variaciones de intensidad de luz y de absorbancia.

ESPECTROFOTMETRO DE HAZ DOBLE EN EL

TIEMPO:utilizan los mismos componentes que el espectrofotmetro de haz simple. Dos

haces de luz pasan por los mismos componentes pero no al mismo tiempo. Emplean un

Chopper consistente en un interruptor rotativo del haz luminoso colocado a continuacin

de la rendija de salida. Un sistema de espejos dirige la porcin de luz reflejada por el

chopper a travs de una cubeta de referencia y de ah al detector comn. El detector lee

alternativamente el haz procedente de la muestra y el de la cubeta de referencia. Esto

compensa la variacin de energa radiante.

MEDIDAS FOTOMTRICAS

FLUORIMETRA

1.1 CONCEPTOS GENERALES

A. Luminiscencia

B. Fluorescencia

1.2 INSTRUMENTACIN FLUOROMTRICA

A. Fluormetro

B. Espectrofluormetro

1.3 CARACTERSTICAS DE LA FLUORIMETRA1.4 APLICACIONES

2. FOTOMETRA DE LLAMA

2.1 CONCEPTOS GENERALES

A. Generalidades


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B. Fundamento

C. Interpretacin

2.2 INSTRUMENTAL

3. ESPECTROFOTOMETRA DE ABSORCIN ATMICA

3.1 PRINCIPIOS

3.2 INSTRUMENTAL

A. Lmpara de ctodo hueco

B. Quemador

C. Componentes fotomtricos

BIBLIOGRAFIA:

https://www.google.com.mx/search?espv=2&biw=1366&bih=667&tbm=isch&sa=1&q=pa

rtes+del+espectrofot%C3%B3metro&oq=partes+del+espectrofot%C3%B3metro&gs_l=im

g.3...1865.4883.0.6414.0.0.0.0.0.0.0.0..0.0....0...1c.1.64.img..0.0.0.iJ8wKuczFNs#imgrc=lt

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Practica 6 Maneja El Espectofotometro

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