Técnicas Espectroscópicas. (UV-Vis, Infrarrojo, Masas, Absorción Atómica, RMN, Rayos X, Gases,...

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Tecnicas de Espectroscopia y sus principales funciones y fundamento

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Tcnicas espectroscpicas. (UV-Vis, Infrarrojo, Masas, Absorcin Atmica, RMN, Rayos X, Gases, Fluorecencia)Espectroscopia Ultravioleta-Visible.Laespectrometra ultravioleta-visibleo espectrofotometra UV-Vis implica la espectroscopia de fotones en la regin de radiacin ultravioleta-visible. Utiliza la luz en los rangos visible y adyacentes (el ultravioleta (UV) cercano y el infrarrojo (IR) cercano.En esta regin del espectro electromagntico, las molculas se someten a transiciones electrnicas.Esta tcnica es complementaria de la espectrometra de fluorescencia, que trata con transiciones desde el estado excitado al estado basal, mientras que la espectrometra de absorcin mide transiciones desde el estado basal al estado excitado. El principio de laespectroscopia ultravioleta-visibleinvolucra la absorcin deradiacin ultravioleta visible por una molcula, causando la promocin de unelectrnde un estado basal a un estado excitado, liberndose el exceso de energa en forma de calor. La longitud de onda () comprende entre 190 y 800 nm.La luz visible o UV es absorbida por los electrones de valencia, stos son promovidos a estados excitados (de energa mayor). Al absorber radiacin electromagntica de una frecuencia correcta, ocurre una transicin desde uno de estos orbitales a un orbital vaco. Las diferencias entre energas varan entre los diversos orbitales. Algunos enlaces, como los dobles, provocan coloracin en las molculas ya que absorben energa en el visible as como en el UV, como es el caso del -caroteno. Cuando un haz de radiacin UV-Vis atraviesa una disolucin conteniendo unanalitoabsorbente, la intensidad incidente del haz (Io) es atenuada hasta I. Esta fraccin de radiacin que ha logrado traspasar la muestra es denominadatransmitancia(T) (T = I/Io). Por aspectos prcticos, se utilizar laabsorbancia(A) en lugar de la transmitancia (A = -logT), por estar relacionadalinealmentecon la concentracin de la especie absorbente segn laLey de Beer-LambertLEY DE BEER-LAMBERTLa espectrometra UV-Vis se utiliza con mayor frecuencia en forma cuantitativa para determinar las concentraciones de especies absorbentes en solucin, usando la Ley de Beer-Lambert:-La ley de Beer-Lambert es til para la caracterizacin de muchos compuestosEspectrofotmetro Uv-VisElespectrofotmetroes un instrumento que permite comparar la radiacin absorbida o transmitida por una solucin que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia.Todas las sustancias pueden absorber energa radiante. El vidrio, que parece ser completamente transparente, absorbe longitudes de onda que pertenecen al espectro visible; el agua absorbe fuertemente en la regin del IR. La absorcin de las radiaciones UV, visibles e IR depende de la estructura de las molculas, y es caracterstica para cada sustancia qumica. El color de las sustancias se debe a que absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y slo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbida.Esta espectrofotometra utiliza radiaciones del campo UV de 80 a 400 nm, principalmente de 200 a 400 nm (UV cercano) y de luz visible de 400 a 800 nm, por lo que es de gran utilidad para caracterizar las soluciones en la regin ultravioleta-visible del espectro. Se rige por una ley muy importante: la ecuacin deBeer-Lambert.Espectrofotmetro de doble haz:es aquel que cuenta con dos compartimientos para celdas de muestra que le permite medir simultneamente la cantidad de energa radiante absorbida por una matriz (blanco) y la energa absorbida por la muestra compuesta por la matriz y la especie de inters.Espectrofotmetro de haz simple: cuenta con un nico compartimiento de celda con lo cual se debe realizar la medida de absorcin del blanco para poder registrar un cero (o referencia) y luego medir la absorcin de la muestra.Aplicaciones.Soluciones de iones metlicos de transicinLas soluciones de iones metlicos de transicin pueden ser coloreadas (es decir, absorben la luz visible) debido a que los electrones en los tomos de metal se pueden excitar desde un estado electrnico a otro. El color de las soluciones de iones metlicos se ve muy afectado por la presencia de otras especies, como algunos aniones o ligandos. Por ejemplo, el color de una solucin diluida de sulfato de cobre es muy azul; agregando amonaco se intensifica el color y cambia la longitud de onda de absorcin mxima.Compuestos orgnicosLos compuestos orgnicos, especialmente aquellos con un alto grado de conjugacin, tambin absorben luz en las regiones delespectro electromagnticovisible o ultravioleta. Los disolventes para estas determinaciones son a menudo el agua para los compuestos solubles en agua, o el etanol para compuestos orgnicos solubles. Los disolventes orgnicos pueden tener una significativa absorcin de UV, por lo que no todos los disolventes son adecuados para su uso en espectrometra UV. El etanol absorbe muy dbilmente en la mayora de longitudes de onda. La polaridad y elpHdel disolvente pueden afectar la absorcin del espectro de un compuesto orgnico. Aunque los complejos de transferencia de carga tambin dan lugar a colores, stos son a menudo demasiado intensos para ser usados en mediciones cuantitativas.

Espectroscopia de Infrarrojo.La espectroscopia de absorcin infrarroja (IR) es una tcnica analtica de gran importancia para los qumicos. Est basada en las vibraciones de los tomos de las molculas. Un espectro de infrarrojo consiste en un espectro de absorcin que implica transiciones entre niveles vibracionales diferentes dentro del mismo estado electrnico. Dado que una molcula su espectro de infrarrojo puede presentar dicho nmero de bandas de absorcin, cuyas energas correspondern a la frecuencia de cada modo vibracional. Para que una vibracin d lugar a una absorcin de infrarrojo, debe causar un cambio en el momento dipolar de la molcula. As, la intensidad de una banda de infrarrojo ser mayor cuanto mayor sea el cambio en el momento dipolar con la vibracin. La principal utilidad de la espectroscopa de infrarrojo deriva del hecho de que los grupos funcionales mantienen cierta individualidad dentro de las molculas, afectando sus vibraciones fundamentalmente al enlace considerado.Medicin de la Muestra.Para medir una muestra, un rayo de luz infrarroja atraviesa la muestra. Cuando la frecuencia de excitacin de un enlace (o grupo de enlaces) coincide con alguna de las frecuencias incluidas en las ondas componentes del rayo, se produce absorcin. Lo que se va a registrar es la cantidad de energa absorbida en cada longitud de onda. Esto puede lograrse escaneando el espectro con un rayomonocromtico, el cual cambia de longitud de onda a travs del tiempo, o usando unatransformada de Fourierpara medir todas las longitudes de onda a la vez. A partir de esto, se puede trazar un espectro detransmitanciaoabsorbancia, el cual muestra a cuales longitudes de onda la muestra absorbe el IR, y permite una interpretacin de qu enlaces estn presentes.Esta tcnica funciona exclusivamente conenlaces covalentes, y como tal es de gran utilidad enqumica orgnica.Preparacin de la muestra.Las muestras gaseosas requieren poca preparacin ms all de su purificacin, pero se usa una celda de muestra con una largalongitud de celda(usualmente 5-10cm) pues los gases muestran absorbancias relativamente dbiles.Las muestras lquidas se pueden disponer entre dos placas de una sal de alta pureza (comnmentecloruro de sodio, o sal comn, aunque tambin se utilizan otras sales tales comobromuro de potasioofluoruro de calcio. Las placas son transparentes a la luz infrarroja y no introducirn lneas en el espectro. Algunas placas de sal son altamente solubles en agua, y as la muestra, agentes de lavado y similares deben estar completamenteanhidros(sin agua).Las muestras slidas se pueden preparar principalmente de dos maneras. La primera es moler la muestra con un agente aglomerante para formar una suspensin en un mortero demrmolo gata. Una fina pelcula de suspensin se aplica sobre una placa de sal y se realiza la medicin.El segundo mtodo es triturar una cantidad de la mezcla con una sal especialmente purificada (usualmentebromuro de potasio) finamente (para remover efectos dispersores de los cristales grandes). Esta mezcla en polvo se comprime en una prensa de troquel mecnica para formar una pastilla translcida a travs de la cual puede pasar el rayo de luz del espectrmetro.Usos y aplicaciones.En investigacin, la espectroscopia de infrarrojo puede brindar informacin acerca de los grupos funcionales de molculas de estructura desconocida. La espectroscopia infrarroja es ampliamente usada en investigacin y en la industria como una simple y confiable prctica para realizar mediciones, control de calidad y mediciones dinmicas. Los instrumentos son en la actualidad pequeos y pueden transportarse fcilmente, incluso en su uso para ensayos en terreno. Con una tecnologa de filtracin y manipulacin de resultados en agua, las muestras en solucin pueden ser medidas con precisin (el agua produce una absorbancia amplia a lo largo del rango de inters, volviendo al espectro ilegible sin este tratamiento computacional). Algunas mquinas indican automticamente cul es la sustancia que est siendo medida a partir de miles de espectros de referencia almacenados.

Espectroscopia de Masas

Espectroscpia de Absorcion Atomica

Espectroscopia RMN

Espectroscopia de Rayos X

Espectroscopia de Gases

Espectroscopia de Fluorescencia.