MARCO TEORICO
La espect espectrofo rofotom tometr etría ía se refiere refiere a la medida medida de cantid cantidade adess relativas de luz absorbida por una muestra, en función de la longitud de onda onda.. Cada Cada comp compon onen ente te de la solu soluci ción ón tien tienee su patr patrón ón de absorción de luz característico. Comparando la longitud de onda y la intensidad del máximo de abso absorc rció ión n de luz luz de una una mues muestr traa vers versus us solu soluci cion ones es stan standa dart rt,, es posible determinar la identidad y la concentración de componentes disueltos en la muestra (solución incógnita). Los métodos espectrofotométricos se basan en la medida de la radiación electromagnética emitida o absorbida por la materia; los métodos de emisión utilizan la radiación r adiación emitida cuando un analito es excitado por energía térmica, eléctrica o radiante; los métodos de abso absorc rció ión n está están n basa basado doss en la dism dismin inuc ució ión n de la pote potenc ncia ia de la radiación electromagnética como consecuencia consecuencia de la absorción que se produce en su interacción interacción con el analito. Si se aplica aplica energía a un átomo, esta puede ser absorbida y un electrón externo puede ser promovido promovido a una configurac configuración ión conocida conocida como como estado estado excitado; excitado; dado que ese estado es es inestable, el átomo retornara inmediatamente al esta estado do fund fundame ament ntal al,, emit emitie iend ndo o energ energía ía.. La abso absorci rción ón de las las radia radiaci cion ones es ultra ultravi viol olet etas as,, visi visibl bles es e infra infrarro rroja jass depe depend ndee de la estructura de las moléculas, y es característica para cada sustancia quím químiica. ca. Por Por lo tant tanto o se dic dice que que la esp espectr ectrof ofot oto omet metría ría es fundamental en el estudio de sustancias desconocidas. Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energía es absorbida; la energía radiante no puede producir ningún efecto sin ser absorbida. El color de las sustancias se debe a que estas absorben ciertas longitudes de onda de luz blanca que incide sobre ellas y solo dej dejan pasa pasarr a nuest uestro ross ojos ojos aquel quella lass longit ngitud udes es de onda nda no absorbidas.
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La espectrofotometría es realizada utilizando un aparato denominado espectrofotómetro, que es un instrumento usado en la física óptica que sirve para medir, en función de la longitud de onda, la relación entre valores de una misma magnitud fotométrica relativos a dos haces de radiaciones. Este Instrumento tiene la capacidad de manejar un haz de radiación electromagnética (REM), comúnmente denominado luz, separadondolo en facilitar la identificación, calificación y cuantificación de su energía. Su eficiencia, resolución, sensibilidad y rango espectral, dependerán de las variables de diseño y de la selección de los componentes ópticos que lo conforman. También es utilizado en los laboratorios de química para la cuantificación de sustancias y microorganismos. Componentes de un espectrofotómetro:
Fuente de luz La misma ilumina la muestra de la que se vaya a usar. Debe cumplir con las condiciones de estabilidad, direccionalidad, distribución de energía espectral continua y larga vida. Las fuentes empleadas son lámpara de tungsteno y lámpara de xenón.
Para obtener luz monocromática, Monocromador constituido por las rendijas de entrada y salida, colimadores y el elemento de dispersión, entre la rendija de entrada y salida se encuentra el colimador el cual es un lente que lleva el haz de luz que entra con una determinada longitud de onda hacia un prisma el cual separa todas las longitudes de onda de ese haz y la longitud deseada se dirije hacia otra lente que direcciona ese haz se hacia la rendija de salida. El monocromador aísla las radiaciones de longitud de onda deseada que inciden o se reflejan desde le conjunto.
En los instrumentos modernos se encuentra Fotodetectores una serie de 16 fotodetectores para percibir la señal en forma 5
simultánea en 16 longitudes de onda, cubriendo el espectro visible. Esto reduce el tiempo de medida, y minimiza las partes móviles del equipo Ventajas de la espectrofotometría: Las ventajas de la espectrofotometría sobre otros métodos analíticos de laboratorio son varias: es rápida, ,versátil, fácil de usar y eficiente en costo. Los espectrofotómetros se han mejorado en precisión y versatilidad en los últimos años con los avances de tecnología, y hoy se consideran indispensables en un laboratorio de química analítica. La espectrofotometría se usa para diversas aplicaciones como: análisis cuantitativo y cualitativo de soluciones desconocidas en un laboratorio de investigación .Detección de niveles de contaminación en aire y agua, determinación de trazas de impurezas en alimentos y en reactivos entre otras. Esta gran cantidad de ventajas se debe a que el espectrofotómetro tiene la capacidad de proyectar un haz de luz monocromática (de una longitud de onda particular) a través de una muestra. Esto le permite al experimentador realizar dos funciones:
Nos da in formación sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra. Esto podemos lograrlo midiendo la absorbancia (ABS) a distintos largos de onda(I) y graficar estos valores en función del largo de onda, formando un espectrograma. Como cada sustancia tiene unas propiedades espectrales únicas, distintas sustancias producen distintos espectrogramas. Esto se debe a que cada sustancia tiene un arreglo de átomos tridimensional particular que hace que cada sustancia tenga características únicas.
Nos dice cuanta cantidad de la sustancia que nos interesa está presente en la muestra. La concentración es proporcional a la absorbancia, según la ley beer-Lambert: a mayor cantidad de moléculas presentes en la muestra, mayor será la cantidad de energía absorbida por sus electrones.
A=KCL •
K: coeficiente de extinción molar
•
C: concentración 6
L: distancia que viaja la luz a través de la muestra.(normalmente es de 1 cm
•
Una de las aplicaciones más importantes de las leyes de Lambert-Beer es el análisis de mezclas. Mediante la realización de una espectrofotometría se pueden calcular las concentraciones de los componentes de una mezcla. En esta práctica se lleva a cabo el análisis de una mezcla de Nitrato de Cobalto y Nitrato de Níquel, por medio de la espectrofotometría, a las longitudes máximas, de cada uno de los componentes por separados. Y con los resultados obtenidos se obtienen fácilmente las concentraciones de Nitrato de Cobalto y el Nitrato de Níquel presentes en la mezcla, por medio de las siguientes ecuaciones: A T( A T(
1
2
)=EA (
)=EA (
1
2
) b x CA + EB (
) b x CA + EB (
)bxC
1
) b x CB
2
Siendo: AT: El valor de absorbancia de la mezcla obtenido por el espectrofotómetro. : la longitud de onda máxima del nitrato de cobalto
1
: la longitud de onda máxima del nitrato de níquel
2
EA (
1
EB (
1
): el coeficiente de extinción molar de nitrato de cobalto a ( 1)
): el coeficiente de extinción molar de nitrato de níquel a ( 1)
CA : concentración de nitrato de cobalto en la mezcla CB : concentración de nitrato de Níquel en la mezcla b: espesor de la cubeta (1 cm)
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