1¿Qué es la transmitancia en espectrofotometría?
Es la fracción de radiación que una sustancia deja pasar al atravesar la muestra.
2¿Qué ley predice el efecto del espesor del medio-muestra en la fracción de radiación absorbida?
Ley de Lambert.
3 ¿Qué tipo de radiación se utiliza en la espectrofotometría UV-Vis?
Radiación electromagnética.
4¿Qué es la absorbancia en espectrofotometría?
Es la atenuación de la intensidad de la radiación al incidir sobre una muestra.
5¿Qué es la ley de Beer?
Establece que la absorbancia es directamente proporcional a la concentración medio-muestra.
6 ¿Qué es la radiación electromagnética?
Es una forma de energía que se transmite por el espacio sin necesidad de un soporte material.
7¿Cuál es la región de longitud de onda de la radiación ultravioleta?
Comprende entre 10 y 400 nm.
8¿Cuál es la región de longitud de onda de la radiación visible?
Comprende entre 350 y 750 nm.
9¿Qué es la ley de Lambert-Beer?
Es una relación que establece que la absorbancia es directamente proporcional a la concentración y al espesor del medio-muestra.
10Si quiero medir la Absorción de radiación, ¿Que método instrumental utilizarias?
Espectrofotometría de absorción Óptico
11Si quiero medir la Emisión de radiación, ¿Que método instrumental utilizarias?
Espectroscopía de emisión Óptico
12Si quiero medir la Potencial eléctrico, ¿Que método instrumental utilizarias?
Potenciometría, Electroanalítico
13Si quiero medir la Corriente eléctrica, ¿Que método instrumental utilizaria?
Voltamperometría, Electroanalítico
14Si quiero medir la Resistencia eléctrica, ¿Que método instrumental utilizaria?
Conductimetría, Electroanalítico
15Clasificación Métodos ópticos de análisis
Métodos espectroscópicos: Métodos de absorción & Métodos de emisión.
Métodos no espectroscópicos: Dispersión, Refracción, Difracción, Rotación, óptica
16¿Qué es un método de absorción?
Miden la disminución de la potencia de la radiación electromagnética debida a la absorción que se produce en su interacción con el analito
17¿Qué es un método de emisión?
Miden la radiación electromagnética emitida cuando el analito es excitado por energía térmica, eléctrica o radiante.
18¿Que es un método no espectroscópicos?
Se producen cambios en la dirección o en las propiedades físicas de la radiación electromagnética
19Teoría ondulatoriaa: Parámetros ondulatorios ¿En qué cosiste?
La radiación electromagnética (REM) se representan como ondas consistentes en campos eléctricos y magnéticos (en fase) y que oscilan sinusoidalmente de manera perpendicular entre sí y respecto a la dirección de propagación
20Teoría corpuscular: Propiedades corpusculares de la radiación electromagnética ¿En qué cosiste?
Considerada como paquetes discretos de energía llamados fotones o cuantos.
21 Dualidad onda-partícula
Un fotón es una partícula de radiación electromagnética con masa cero y energía E proporcional a la frecuencia de la radiación ϑ
22¿Qué proceso es la absorción?
Es un proceso por el cual una especie, en un medio transparente, capta selectivamente ciertas frecuencias de la radiación electromagnética.
23¿Cuales son los pasos de la absorción?
1. El fotón absorbido hace pasar a la especie de su estado fundamental a un estado excitado de energía M*: M + hϑ → M*
2. Tras un corto período de tiempo, aproximadamente 10-8 a 10-9 segundos, se pierde la energía de excitación, generalmente en forma de calor, y la especie M vuelve a su estado fundamental:
Los M*→M + calor
24¿Qué ventaja tienen los métodos de absorción?
Tienen la ventaja de producir poca o ninguna alteración en el sistema estudiado.
25Para que la radiación electromagnética sea absorbida por la materia deben cumplirse dos requisitos generales:
1. haber una interacción entre el campo eléctrico de la radiación y alguna carga eléctrica de la sustancia
2. La energía de la radiación incidente debe ser exactamente igual a la energía cuantizada que requiere la sustancia.
26Ecuación de Bohr
ΔE =Ef– Ei = hϑ
h ϑ: energía del fotón absorbido
Ei: energía total de la materia en el estado fundamental
Ef: energía total de un estado permitido de energía superior o estado excitado.
27Fundamento de la Espectrofotometría de Absorción UV-visible
Método instrumental óptico basado en la medida directa de la absorción de radiación electromagnética UV-Visible, por las moléculas del analito contenido en la muestra.
28 Base de su aplicación cualitativa
Los picos de absorción pueden correlacionarse con los tipos de enlaces de la especie absorbente
29Provoca la excitación de e- de enlace a niveles de E superiores
Las radiaciones UV y visible tienen en común el hecho de que la absorción de ambas regiones por moléculas
30En el proceso de la espectofotometria ocurre...
La radiación es transferida temporalmente a la molécula y, como consecuencia, disminuye la intensidad de la radiación. Dicha disminución, debida a la absorción experimentada por el analito, puede ser cuantificada utilizando diversas magnitudes, siendo la Absorbancia, A, la más comúnmente utilizada en la espectrofotometría de UV-Vis.
31Formula transmitancia
T = P/P = antilog (-absorbancia)
32Formula absorbancia = A
- log T = log P0 /P
33¿Cuánto puede valer la transmitancia?
T puede valer desde 0 hasta 1. %T puede valer desde 0 hasta 100 %
34¿Cuánto puede valer la absorbancia?
Aumenta a medida que aumenta la atenuación de la radiación. Cuando no hay absorción de radiación Po= P y entonces A = 0,, mientras que si se absorbe el 99% de la radiación, solo se transmite el 1%, la A = 2
35El máximo de absorbancia, dará la longitud de onda que proporciona la...
Mayor sensibilidad posible, y por tanto será la que se utilizará en el análisis espectrofotométrico de dicho analito.
36Teoría del color
La sensación de color se produce cuando disminuye apreciablemente una o más zonas de la región visible.
37¿Qué pasa si el ojo recibe luz de todas las ondasde la región visible?
El efecto es luz blanca
38Color aparente siempre es:
El color aparente siempre es el color complementario del que ha sido eliminado.
39Los colores complementarios son útiles para predecir:
La λ de absorción de los compuestos coloreados
40Una disolución amarilla, absorberá luz azul 450-480 nm, ¿Qué debemos usar para analizarla?
La luz con esta λ seleccionada con el monocromador o bien usar un filtro azul, que transmite esta luz azul
41Teoría de la absorción molecular: Cambios de energía durante la absorción
1. Para cada estado electrónico en una molécula existen varios estados vibracionales y para cada uno de éstos, numerosos niveles rotacionales.
2. La radiación absorbida por la molécula puede ser utilizada para originar las diversas transiciones electrónicas posibles.
42¿Cuáles son las especies absorbentes?
Moléculas orgánicas y aniones inorgánicos que tienen electrones: en orbitales moleculares σ, en orbitales moleculares π , en orbitales no enlazantes n.
43Tipos de transiciones electrónicas
Cuando absorben fotones de E adecuada se pueden dar 4 tipos de transiciones electrónicas:
44Especie absorbente
Sus electrones más exteriores o electrones de enlace pueden ser elevados a niveles de E más altos al incidir sobre ellas una radiación electromagnética apropiada
45Grupo cromóforo
Grupo atómico presente en una molécula que lleva asociada una banda de absorción electromagnética: C=C; C=O; C=N.
Especies congrupos funcionales con enlaces π. • Gruposcromóforos→doblesy triples enlaces.
Etileno, carbonilo, éster, amida, nitro…
46Grupo auxocromo
Grupos que no producen por sí mismos bandas de absorción, pero intensifican la de los grupos cromóforos: C-Br; C-OH
47Bandas de campo ligando
Responsables del color de muchos iones y compuestos de metales de transición que poseen orbitales d y f
48Formula de la ley Lambert Beer
Absorbancia total = log Potencia del haz antes de atravesar la muestra / Potencia del haz después de atravesar la muestra = Absortividad molar * Camino óptico * concentracion molar de las especies absorbentes
49La proporcionalidad directa entre absorbancia y concentración cuando b es constante, sólo se cumple en...
Un intervalo de concentraciones del analito.
50¿Cuál es una limitación propia de la Ley de Beer relacionada con la variación de la absortividad?
La variación de la absortividad con el índice de refracción n, que varía con la concentración c.
51¿En qué condiciones se cumple la Ley de Beer para concentraciones menores de 0,01 M?
Cuando c < 0,01 M y n=cte, la Ley de Beer se cumple.
52¿Cuáles son algunas interacciones que pueden causar el incumplimiento de las premisas de la Ley de Beer?
Interacciones entre el soluto y la radiación por mecanismos distintos al de absorción e interacciones entre las especies absorbentes del soluto.
53¿Qué tipo de radiación puede causar incumplimiento en la Ley de Beer?
Radiación no monocromática.
54¿Qué errores químicos pueden afectar la aplicación de la Ley de Beer?
Efectos debidos a sistemas en equilibrio (dimerización, equilibrios ácido-base, equilibrios de complejación).
Efectos debidos al disolvente.
Efectos debidos a impurezas absorbentes de los reactivos.
Efectos debidos a la presencia de interferencias absorbentes en la muestra.
55¿Cuál es la absorbancia ideal para minimizar errores de lectura en la Ley de Beer?
La absorbancia ideal es 0,434 para minimizar el error relativo.
56¿Cuál es el rango de absorbancias en el que se deben obtener las mediciones para minimizar el error en la Ley de Beer?
Las absorbancias deben estar comprendidas entre 0,2 y 0,8 para obtener el mínimo error.
57¿Qué errores instrumentales pueden afectar la precisión de la Ley de Beer?
Errores de lectura y radiación parásita.
58¿Cuáles son algunos errores personales que pueden influir en la exactitud de las mediciones al aplicar la Ley de Beer?
Utilización y cuidado de las cubetas de absorción.
Control de la temperatura.
59Componentes básicos de los espectrofotómetros
Fuente de energía radiante
Selector de λ (Monocromador)
Cubeta muestra
Detector
Dispositivo de lectura
60¿Qué características debe tener una fuente de energía radiante?
Debe ser continua, estable e intensa.
61¿Para qué rango de longitudes de onda se utiliza principalmente la lámpara de deuterio?
Para longitudes de onda en el ultravioleta.
62¿Para qué rango de longitudes de onda es adecuada la lámpara de tungsteno o wolframio?
Principalmente para el rango visible del espectro electromagnético, aunque también se puede usar en el infrarrojo cercano.
63¿Qué característica comparten tanto la lámpara de deuterio como la de tungsteno?
Ambas deben ser fuentes de energía continua, estable e intensa.
64¿Cuál es la principal diferencia en el uso de la lámpara de deuterio y la lámpara de tungsteno?
La lámpara de deuterio se usa para el ultravioleta, mientras que la lámpara de tungsteno se usa para el visible e infrarrojo cercano.
65¿Por qué es importante que una fuente de energía radiante sea continua?
Para asegurar que haya una emisión constante de energía a lo largo del tiempo, lo cual es crucial para obtener mediciones precisas.
66¿Qué pasa si una fuente de energía radiante no es estable?
Las fluctuaciones en la intensidad pueden causar errores en las mediciones de absorbancia.
67Si necesitas medir absorbancia en el rango de 200-400 nm, ¿qué lámpara elegirías y por qué?
Elegiría una lámpara de deuterio porque es adecuada para longitudes de onda en el ultravioleta.
68Para medir absorbancia en el rango de 400-700 nm, ¿qué fuente de energía radiante sería más adecuada?
Una lámpara de tungsteno o wolframio, ya que es adecuada para el rango visible del espectro.
69¿Cuáles son las dos características principales de un selector de longitud de onda?
La longitud de onda de máxima transmisión y el ancho de banda efectivo.
70¿Qué es un filtro de corte?
Bloquea longitudes de onda por debajo o por encima de un valor específico, permitiendo el paso de las restantes.
71¿Cómo funcionan los filtros de absorción?
Estos filtros funcionan absorbiendo ciertas longitudes de onda de la luz mientras permiten que otras pasen.
72¿Qué es un filtro de interferencia?
Un filtro que utiliza interferencia constructiva y destructiva para permitir el paso de una banda estrecha de longitudes de onda específicas.
73¿Qué es un fotómetro?
Un dispositivo que mide la intensidad de la luz.
74¿Cuál es la diferencia principal entre un fotómetro y un espectrofotómetro?
Un espectrofotómetro mide la intensidad de la luz en función de la longitud de onda, mientras que un fotómetro mide la intensidad total de la luz.
75¿Qué es un monocromador de prisma?
Un dispositivo que separa la luz en sus componentes espectrales utilizando la dispersión a través de un prisma.
76¿Cómo funciona un monocromador de red?
Un monocromador de red utiliza una rejilla de difracción para dispersar la luz en sus componentes espectrales.
77Si necesitas una fuente de luz con un ancho de banda muy estrecho, ¿qué tipo de filtro sería más adecuado?
Un filtro de interferencia, ya que puede proporcionar una banda muy estrecha de longitudes de onda.
78Para una aplicación que requiere bloquear la luz ultravioleta y permitir solo el paso de la luz visible, ¿qué filtro usarías?
Un filtro de corte que bloquee las longitudes de onda ultravioleta.
79¿Por qué sería preferible usar un monocromador de red sobre uno de prisma en ciertas aplicaciones?
Porque los monocromadores de red pueden proporcionar una mejor resolución espectral y una dispersión más lineal de las longitudes de onda.
80¿Por qué es importante el ancho de banda efectivo en un selector de longitud de onda?
Porque determina la resolución espectral y la precisión de la medición.
81¿Cuál es una característica esencial que deben tener las cubetas en espectrofotometría?
Deben tener una absorción mínima a la longitud de onda de trabajo.
82¿Cómo deben colocarse las cubetas en el espectrofotómetro?
Con las caras transparentes perpendiculares a la dirección del haz incidente.
83¿Qué material se utiliza para cubetas que trabajarán en el ultravioleta?
Sílice/Cuarzo
84¿Qué materiales se utilizan para cubetas que trabajarán en el rango visible del espectro?
Vidrio o plástico
85¿Por qué es importante que las cubetas tengan absorción mínima a la longitud de onda de trabajo?
Para asegurar que la absorción medida provenga principalmente de la muestra y no de la cubeta, garantizando la precisión de los resultados.
86¿Qué ocurriría si las cubetas no se colocan con las caras transparentes perpendiculares al haz de luz?
Podría haber dispersión de la luz o errores en la medición debido a la incorrecta alineación del haz, afectando la precisión de los resultados.
87¿Por qué no se utiliza vidrio o plástico para cubetas en el ultravioleta?
Porque el vidrio y el plástico pueden absorber luz ultravioleta, interfiriendo con las mediciones. La sílice es transparente en el rango ultravioleta y no absorbe estas longitudes de onda.
88¿En qué situaciones se prefiere el uso de cubetas de plástico sobre las de vidrio?
El plástico se prefiere cuando se necesitan cubetas desechables para evitar contaminación cruzada o cuando se trabaja en un rango de longitudes de onda donde el plástico es transparente.
89¿Cuál es la función principal de un detector en espectrofotometría?
Convertir la respuesta del instrumento en una señal medible.
90¿Cuáles son las características esenciales que debe tener un detector?
Responder a un amplio rango de longitudes de onda.
Dar respuesta rápida.
Ser sensible a bajos niveles de radiación.
Producir una señal eléctrica fácilmente amplificable.
La señal debe ser proporcional a la potencia radiante.
91¿Qué es un fototubo?
Un dispositivo que convierte la luz en una señal eléctrica utilizando el efecto fotoeléctrico en un tubo al vacío.
92¿Cómo funciona un fotomultiplicador?
Un fotomultiplicador amplifica la señal eléctrica generada por la luz mediante una serie de dinodos que multiplican los electrones producidos por el efecto fotoeléctrico.
93¿Qué es un fotodiodo array?
Un conjunto de fotodiodos organizados en una matriz que permite la detección de múltiples longitudes de onda simultáneamente.
94¿Por qué es importante que un detector tenga una respuesta rápida?
Para asegurar que los cambios en la intensidad de la luz se registren con precisión y sin retrasos, lo que es crucial para mediciones exactas.
95¿Qué ventaja ofrece un fotomultiplicador sobre un fototubo?
El fotomultiplicador ofrece una mayor sensibilidad debido a su capacidad de amplificar la señal eléctrica generada por la luz.
96En una aplicación donde se necesita detectar múltiples longitudes de onda simultáneamente, ¿qué detector sería más adecuado?
Un fotodiodo array, ya que puede detectar múltiples longitudes de onda al mismo tiempo.
97¿Cómo se realiza un análisis cualitativo en espectrofotometría?
Comparando los espectros de la muestra con los de los correspondientes estándares para identificar las bandas de absorción coincidentes.
98¿En qué regiones del espectro electromagnético se usa más frecuentemente el análisis cualitativo para identificar compuestos orgánicos?
En el ultravioleta (UV) e infrarrojo (IR).
99¿Es común utilizar el análisis cualitativo en la región visible (Vis) del espectro?
No, es menos frecuente.
100¿En qué se basa el análisis cuantitativo en espectrofotometría?
En la ley de Lambert-Beer, dentro del intervalo de concentraciones en que la ley se cumple.
101¿Qué se debe establecer para realizar un análisis cuantitativo?
Una curva de calibración utilizando estándares.
102¿Cómo se determina la concentración de una muestra desconocida en un análisis cuantitativo?
La absorbancia de la muestra se interpola en la curva de calibración.
103Características de los métodos espectrofotométricos
Análisis orgánico e inorgánico
Elevada sensibilidad: los límites detección de 10-4 a 10-5 M.
Selectividad de moderada a alta.
Buena exactitud: errores de concentración 1-5% o incluso menores.
Facilidad y comodidad en las medidas espectrofotométricas.
Se prestan a una fácil automatización.
104Campo de aplicación
Especies absorbentes y no absorbentes
105Especies absorbentes
Compuestos orgánicos que contengan grupos cromóforos y
especies inorgánicas como son los metales de transición.
106Especies no absorbentes
los analitos reaccionan con un reactivo para producir un
compuesto absorbente.