29/01/2013
1
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
29/01/2013
2
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
29/01/2013
3
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
29/01/2013
4
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
29/01/2013
5
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)
29/01/2013
6
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
29/01/2013
7
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
29/01/2013
8
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
29/01/2013
9
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
29/01/2013
10
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
29/01/2013
11
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
29/01/2013
12
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.
29/01/2013
13
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:
29/01/2013
14
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)
Top Related