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Espectro Visible mayor frecuencia menor frecuencia

longitud de onda (nm)

Violeta: 400-420 nm

Indigo: 420-440 nm

Azul: 440 -490 nm

Verde: 490-570 nm

Amarillo: 570-585 nm

Naranja: 585-620 nm

Rojo: 620-780 nm:

Porqu algunas sustancias se ven coloreadas (eg: clorofila) y otras se ven

blancas (aspirina)?

Parte del espectro visible es absorbido y otra parte reflejado (color

complementario)

Colores complementarios:

Absorcin a 420-430 nm: se ve amarillo

Absorcin a 500-520 nm: se ve rojo.

Absorcin total: se ve negro

Reflexin total: se ve blanco

Todas las sustancias coloreadas tienen un sistema de enlaces conjugados.

O

O

OH

HO

OH

CH3

OH

CO2H

cido carmnico

NH

HN

O

Ondigo

O

H

O

OH

O

crocetina

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En espectroscopa UV-Vis se irradia con luz de energa suficiente como para provocar transiciones electrnicas, es decir promover un electrn desde un orbital de baja

energa a uno vacante de alta energa

En UV- Vis la energa solo alcanza para

las transiciones

n* y *

E

Bandas de absorcin originadas por diferentes transiciones

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Grupos cromforos: Aquellos grupos funcionales que confieren a la molcula la capacidad de absorber en el

UV-VIS.

Los disolventes empleados y los radicales adyacentes a un cromforo pueden tener influencia en la longitud de onda y en la intensidad de absorcin. En relacin con las modificaciones de las intensidades de absorcin se definen los siguientes trminos: efecto hipercrmico (aumento de la intensidad de la absorcin) y efecto hipocrmico (disminucin de la intensidad de la absorcin).

A

A

Efecto hipercrmico Efecto hipocrmico

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A

A

En relacin con las modificaciones en las longitudes de onda de absorcin se definen los siguientes trminos: efecto batocrmico (desplazamiento en la longitud de onda de absorcin hacia valores ms grandes) y efecto hipsocrmico (disminucin en la longitud de onda de absorcin hacia valores ms pequeos).

Efecto batocrmico

Efecto hipsocrmico

Grupos auxcromos: Determinadas agrupaciones atmicas que por s mismas no comunican color a la molcula que pertenecen, pero son capaces de reforzar la accin de un cromforo.

Cuando una molcula contiene dos o ms grupos cromforos pueden darse las siguientes posibilidades:

a) Si los cromforos estn separados por dos o ms enlaces sencillos se dice que estn aislados, y, en estos casos, la absorcin es la suma de todos los grupos cromforos presentes. Ejemplo: max (nm) max CH3CH2CH2CH=CH2 184 10000 CH2=CHCH2CH2CH=CH2 185 20000

b) Cuando los cromforos estn conjugados, esto es, separados por un enlace sencillo, se produce un desplazamiento batocrmico acompaado de un efecto hipercrmico. max (nm) max C=C 170 16000 C=CC=C 220 21000 C=CC=CC=C 260 35000

c) Cuando los cromforos estn unidos directamente, el espectro resultante normalmente es distinto del que presentan ambos cromforos cuando estn aislados, ya que en realidad se forma un nuevo cromforo. max (nm) max CH2=CH2 170 10000 CH2=C=CH2 225 500

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COMPONENTES BSICOS DE LOS INSTRUMENTOS

PARA MEDIDAS DE ABSORCIN MOLECULAR EN

EL UV-VISIBLE

FUENTE DE ENERGA RADIANTE

SELECTOR DE LONGITUD DE ONDA

CUBETAS (Muestra)

DETECTOR

DISPOSITIVO DE LECTURA

Instrumentacin bsica comparada en los mtodos espectroscpicos moleculares

Espectroscopa Vis-UV:

Espectroscopa IR:

Fluorescencia molecular:

Los tres componentes van juntos como unidad de fuente y muestra

(emisin)

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FUENTE DE ENERGA RADIANTE

300 500 700 900

lmpara de

Deuterio

lmpara de

Tungsteno

longitud de onda (nm)

inte

nsid

ad

lu

mn

ica

1100

CONTINUA

ESTABLE

INTENSA

Fuentes de Energa

En absorcin molecular la muestra debe ser irradiada con energa luminosa, procedente de una fuente. Dependiendo de la zona de trabajo, las propiedades de la fuente son distintas. Las fuentes deben ser uniformes en intensidad.

fuente de tungsteno (W)

lmpara de deuterio (UV)

Se usa en VIS e IR prximo produce luz en intervalos de 350-2200 nm

160- 380 nm

Las fuentes de IR se producen al paso de corriente a travs de materiales incandescentes: ZrO2-xidos de itrio (400-20,000nm) Cr-Ni (750-20,000 nm), SiC..etc

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SELECTOR DE LONGITUD DE ONDA

DISEOS

FILTROS DE CORTE

FILTROS DE ABSORCIN

FILTROS DE INTERFERENCIA

*MONOCROMADORES DE PRISMA

*MONOCROMADORES DE RED

Su objetivo es descomponer la radiacin policromtica en sus componentes.

SELECCIN DE LA LONGITUD DE ONDA

CON MONOCROMADORES

COMPONENTES BSICOS

RENDIJAS DE ENTRADA Y DE SALIDA

ESPEJO COLIMADOR

ELEMENTO DISPERSANTE (PRISMA O RED)

ESPEJO O LENTE FOCALIZADOR

VENTANAS DE ENTRADA Y SALIDA

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MONOCROMADORES

con red de

difraccin

1

2

rendija de

entrada

rendija de

salida

espejo

colimador

espejo

focalizador

lente colimadora lente focalizadora

elemento

dispersante

2

1

con prisma

CUBETAS

CARAS NORMALES A LA DIRECCIN DEL HAZ

1. Vidrio ordinario o slice (VIS). 2. Slice fundida o cuarzo (UV). 3. NaCl, NaI, etc (IR).

ABSORCIN MNIMA A LA LONGITUD DE ONDA DE TRABAJO

VIS-UV

IR

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DETECTORES

Al final la luz seleccionada tiene que ser detectada y cuantificada. *Esto se consigue con el empleo de detectores cuyo cometido es convertir la respuesta del instrumento en una seal medible. *Dependiendo del tipo de luz con el que se trabaja existen distintos tipos de detectores:

variado variable

FOTOTUBO

Termistores

En espectroscopia IR se puede acoplar al detector un procesador de transformada de Fourier (FTIR).

REQUISITOS DE LOS DETECTORES

DEBEN TENER BAJO NIVEL DE RUIDO

LA SEAL DEBE SER PROPORCIONAL A LA POTENCIA

RADIANTE

DEBEN PRODUCIR SEAL ELCTRICA FACLMENTE

AMPLIFICABLE

DEBEN SER SENSIBLES A BAJOS NIVELES DE RADIACIN

DEBEN DAR RESPUESTA RPIDA

DEBEN RESPONDER A UN AMPLIO RANGO DE

LONGITUDES DE ONDA

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FOTOTUBOS Y FOTOMULTIPLICADORES

Estn basados en el efecto fotoelctrico, en el que la incidencia de un haz fotnico sobre un metal es capaz de generar energa elctrica

En el caso de los fotomultiplicadores, la seal se amplifica mediante el uso de dinodos en serie.

FOTOTUBO

TUBO FOTOMULTIPLICADOR

colector

Cada dinodo se conecta a

una fuente externa de 90 V

generando en el colector

una avalancha de 106 a 107

electrones por cada fotn

incidente para el caso de un

tubo fotomultiplicador de 9

dinodos

DETECTOR

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En la actualidad es el detector espectrofotomtrico mas utilizado acoplado a un sistema cromatogrfico lquido En la actualidad es el detector espectrofotomtrico mas utilizado

acoplado a un sistema cromatogrfico lquido

Procesador de seal y lectura

Es el ltimo componente bsico de instrumentacin

Todo espectrofotmetro ha de disponer de: 1. Sistema de amplificacin propia que produzca una seal medible 2. Un sistema procesador de la seal, que permita eliminar, promediar datos, proporcionar salida de lectura, dirigir la salida de la seal..etc 3. Una salida de la seal: digital,registrador..etc 4. Tener cierta capacidad de procesar nmeros /FTIR

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Espectrofotmetros

Pueden ser :

1 Monohaz o haz simple

2 Espectrofotmetro de doble haz

Se puede desdoblar el haz a intervalos regulares con la ayuda de un choper La mitad de la luz atraviesa la muestra y la otra un blanco La absorbancia medida tiene en cuenta la ratio de absorcin muestra/blanco y permite corregir las desviaciones en el detector y en la fuente de salida La velocidad de cambio del chopper es una limitacin a la que puede seleccionar el instrumento.

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3 Espectrofotmetros IR

Son de dos tipos: 1) Dispersivos (descansan en un sistema monocromador y de barrido para producir el espectro). 2) Transformada de Fourier (usan una combinacin de interferencias constructivas y destructivas junto con la transformada para producir el espectro).

Dispersivos

fuente muestra monocromador detector

generalmente son de doble haz

el monocromador precede a la muestra

Infrarrojo con transformadade Fourier

Fundamento:

A un tiempo fijo se pasan muchas a travs de la celda y se registra la seal. Con cada barrido, cualquier puede atravesar la celda muchas veces. Se obtiene as el interferograma:

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Aplicaciones analticas

La espectrofotometra de absorcin molecular se puede aplicar tanto al anlisis cualititativo como cuantitativo.

Anlisis cualitativo: los espectros de la muestra se han de comparar con los correspondientes a estndares con el fin de identificar las bandas de absorcin coincidentes. Este tipo de anlisis es mas frecuente en UV e IR para identificar compuestos orgnicos y mas rara vez se utiliza el Vis.

Anlisis cuantitativo: est basado en la ley de Beer-Lambert en el intervalo de concentraciones de cumplimiento de la ley. Se establece la curva de calibrado usando estndares y la absorbancia de la muestra de concentracin desconocida se remite a la curva ( a veces basta con un solo estndar).

Procedimiento:

En espectrofotometra Vis., el analito se suele incorporar a una especie compleja que presente bandas de absorcin intensas. La seleccin de la a la que se mide la absorbancia, puede contribuir a incrementar la selectividad de la medida (si absorbe slo el analito) Siempre que sea posible se debe medir la absorbancia a max

Es una tcnica rutinaria y especialmente sensible en fluorescencia.

APLICACIONES ANALTICAS

AMPLIO CAMPO DE APLICACIONES

ALTA SENSIBILIDAD

BUENA SELECTIVIDAD

BUENA PRECISIN

FACILIDAD OPERATIVA

APLICACIN A ESPECIES NO ABSORBENTES

(FORMACIN DE COMPLEJOS)

(anlisis orgnico e inorgnico)