Materia: Instrumentación Analítica

1. Fecha: 27/03/07 Espectrofotómetro. Materia: Instrumentación Analítica

3. ¿Qué es un espectro fotómetro? Un espectrofotómetro es un instrumento que tiene la capacidad de manejar un haz de Radiación Electromagnética (REM), comúnmente denominado Luz, separándolo 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.

4. Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energía es absorbida. El color de las sustancias se debe a que estas absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas, y sólo vemos aquellas longitudes de onda que no fueron absorbidas.

5. Componentes de un espectrofotómetro 1º Fuente de luz La misma ilumina la muestra. Debe cumplir con las condiciones de estabilidad, direccionabilidad, distribución de energía espectral continua y larga vida. Las fuentes empleadas son lámpara de tungsteno y lámpara de arco de xenón.

6. 2 Monocromador Para obtener luz monocromática, constituido por las rendijas de entrada y salida, colimadores y el elemento de dispersión. El monocromador aísla las radiaciones de longitud de onda deseada que inciden o se reflejan desde el conjunto. 3 Fotodetectores En los instrumentos modernos se encuentra una serie de 16 fotodetectores para percibir la señal en forma simultánea en 16 longitudes de onda, cubriendo el espectro visible. Esto reduce el tiempo de medida, y minimiza las partes móviles del equipo.

7. Utilidad. • Los espectrofotómetros son útiles debido a la relación de la intensidad del color en una muestra y su relación a la cantidad de solute dentro de la muestra. Por ejemplo, si usted utiliza una solución del colorante rojo del alimento en agua, y mida la cantidad de luz azul absorbida cuando pasa a través de la solución, una fluctuación mensurable del voltaje puede ser inducido en una fotocélula en el lado opuesto. Si ahora la solución del tinte rojo es diluida por la adición del agua el color será menos intenso. Así, hay una relación entre el voltaje y la cantidad de tinte en la muestra. • El espectrofotómetro tiene la capacidad de proyectar un haz de luz monocromática (de una longitud de onda particular) a través de una muestra y medir la cantidad de luz que es absorbida por dicha muestra. Esto le permite al experimentador realizar dos funciones: • 1. Nos da información sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra. Esto podemos lograrlo midiendo la absorbancia (Abs) a distintos largos de onda (l) 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.

8. Características: -Baratos y Robustos -Haz Simple -Fácil Mantenimiento -Lamnda de 340 – 625 nm -Ancho de Banda: 20 nm

9. Al ser expuestos a la luz del espectrofotómetro, algunos electrones de los átomos que forman las moléculas absorben energía entrando a un estado alterado. Al recuperar su estado original, la energía absorbida es emitida en forma de fotones. Esa emisión de fotones es distinta para cada sustancia, generando un patrón particular, que varía con el largo de onda usado. Dependiendo del largo de onda, será la cantidad de energía absorbida por una sustancia, lo que logra generar un espectro particular al graficar Abs vs l. • 2. 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. • Abs = K C L Abs: absorbancia • K: coeficiente de extinción molar • C: concentración • L: distancia que viaja la luz a través de la muestra. (normalmente es de 1 cm) • La cubeta promedio, que guarda la muestra, tiene dimensiones internas de un centímetro (L). La ecuación describe una línea recta, donde el origen es cero. Si L es constante (1.0 cm) y se conoce el valor de K, podemos calcular C en base a Abs: • Abs / K L = C

10. El espectrofotómetro mide la absorbancia de una muestra en los espectros de luz ultravioleta y visible (200 a 850 nm). El largo de onda es determinado por un prisma que descompone el rayo de luz de acuerdo al largo de onda escogido. Luego la luz pasa por una hendidura que determina la intensidad del haz. Este haz atraviesa la muestra y llega a un tubo fotográfico, donde es medido. La cantidad de luz que atraviesa la muestra es el porcentaje (%) de tramitancia. Podemos usar esta unidad o cambiarla a absorbancia usando la siguiente ecuación. • %T = - Log Abs. • El espectrofotómetro nos puede dar ambos valores a la misma vez, ahorrando la necesidad de hacer los cálculos. (Tramitancia= cantidad de luz que atraviesa la mezcla). • Una característica del instrumento es la necesidad de “blanquear” el aparato antes de cada lectura. Esto se hace colocando una cubeta con una solución control que tenga todos los componentes de la reacción menos la sustancia que va a ser medida en el instrumento y ajustando la lectura a cero absorbancia. El propósito de esto es eliminar el registro de absorbancia (background) que puedan presentar los demás componentes de la reacción a ese largo de onda particular. Todas las moléculas presentan absorbancia porque todas interfieren con el paso de la luz. Sólo que la absorbancia será óptima a un largo de onda de luz específico para cada tipo de sustancia.

11. Tipos de Espectrofotómetros • Absorción Atómica. • de emisión. • Ultravioleta. • Infrarrojo. • Etc.

12. Ejemplos de distintos tipos de Espectrofotómetros

13. ESPECTROFOTÓMETRO SMART SPECTRO Portátil e ideal para análisis de aguas. Selección automática de longitud de onda. 40 test pre-programados y memoria para 25 test adicionales • ESPECIFICACIONES: • Rango de longitud de ondas: 350-1000nm • Exactitud de longitud de onda: 2nm • Resolución: 1nm • Monocromador: red de difracción de 1200 líneas/mm • Fuente de luz: lámpara halógena • Detector: fotodiodo de silicio • Rango fotométrico: -0,1 a 2,5 Abs. • Exactitud fotométrica: 0,005 Abs. • Modos de medición: %T, Abs. y concentración • Admite celdas de 25mm de diámetro y cubetas de 10mm • Dimensiones: 35 x 28 x 17cm • Peso: 4,65kg

14. ESPECTROFOTOMETRO DE ABSORCIÓN ATÓMICA • Rango de longitud de onda: 190 a 860 nm - Paso de banda espectral: 0,2 n a 200 nm - Dispersión lineal recíproca: . a 200 nm - 0,1 nm/mm . a 800 nm - 0,4 nm/mm - Efecto Zeeman, longitudinal inverso - Atomización: calentamiento transversal del horno de grafito, calentamiento eléctrico - Rango de medidas de: . Absorbancia -0,5 a 2000 . Concentración 0,0001 a 9999 unidades de concentración . Factor de expansión 0,01 a 100 . Tiempo de lectura 1 a 60 segundos . Tiempo de demora 0 a 60 segundos

15. Espectrofotómetro UV-VisibleUVmini-1240 • Aplicaciones Estándar con Espectrofotómetro UV Mini • Modo fotométrico para longitud de onda fija • Con el modo fotométrico, Ud. puede medir la absorbancia o la transmitancia en la longitud de onda fija. Análisis cuantitativo fijo usando el método Factor-K puede también ser usado. Resultados son automáticamente impresos o son mandados a la puerta RS-232C. Con varios posicionadores de celda opcionales o con configuración sipper/auto-muestra, medidas continuas de muestras también es posible. • Modo espectro para barrido de longitud de onda • Con ese modo estándar, Ud. puede lograr espectro UV-Visible completo de muestras de 190nm a 1100nm. Barrido repetido le permite a Ud. medir automáticamente cualquier cambio espectral en todo el rango. También disponible en la configuración estándar, la función de procesamiento de datos espectral como obtener gráfico y detección de picos / valles. • Modo cuantificación para análisis de longitud simple • Este modo le permite a Ud. preparar curva de calibración para determinaciones fáciles de concentraciones de muestras desconocidas. Están disponibles modos de uno, dos o tres longitudes de onda. Métodos cuantitativos posibles de seleccionar incluyendo factor-K, curva de calibración de un punto o multi-puntos . Ajuste de primero, segundo o tercero orden también son posibles de seleccionar.

16. ESPECTROFOTOMETRIA UV-VISTU 1800 Uv-Vis Spectrophotometer • El TU1800/1800S es el más popular espectrofotómetro de P-General. Su óptica adopta el sistema de medición SPLIT-BEAN con un detector formado por dos fotodiodos de estado sólido de alta sensibilidad. • Las operaciones del instrumento están controladas a través de un microchip interno en conjunto con una pantalla de cristal líquido (LCD) y un teclado Soft-Touch con salida para impresora. Su compartimiento es para 8 celdas y además posee una fuente de luz accesible. • El TU1800/1800S efectúa mediciones fotométricas, mediciones espectrales y cuantitativas, es fácilmente operable con características sobresalientes, Escaneo de longitudes de onda automático entre 1100-200 nm., chequea automáticamente la línea de base.

17. Bibliografía. • Http:\\ull.chemistry.uakron.edu/analytical/Spectrophotometry • en.wikipedia.org/wiki/Spectrophotometry • faculty.uca.edu/~march/bio1/scimethod/spectro.htm • http://www.satia-jasco.com.ar/l4.html • http://www.advmex.com/espectrofotometro_uv.htm • http://www.cienytec.com/lab1espectro.htm • www.cas-instrumental.com.ar/aa6vario.htm • www.chm.davidson.edu/ChemistryApplets/ spectrophotometry/Spectrophotometry.html www.cea.uba.ar www.w3c.org www.jenck.com www.es.wikipedia.org

18. Presentación disponible en: www.armando2k.brinkster.net (material de apoyo)