Posgrado en INGENIERA DEL AGUA Y DEL TERRENO.

CURSO: INSTRUMENTACIN Y MTODOS DE ANLISIS QUMICO

TEMA: EL ESPECTRO ELECTROMAGNTICO. ABSORCIN

VISIBLE-ULTRAVIOLETA

Jos Luis Serrano Martnez

1. EL ESPECTRO ELECTROMAGNTICO. MTODOS ESPECTROSCPICOS. Definicin de espectroscopia

La espectroscopia estudia la interaccin entre la radiacin y la materia. Se ocupa por tanto

del estudio de los "espectros": la forma de obtenerlos, la forma de medirlos y su aplicacin

al anlisis qumico.

El espectro se define como una representacin grfica de la distribucin de intensidades de

la radiacin electromagntica emitida o absorbida por la materia, en funcin de la longitud

de onda de dicha radiacin. Los espectros son debidos a transiciones entre estados de

energa caractersticos de la materia.

Los espectros pueden ser de emisin, que se obtienen excitando adecuadamente la materia

para que emita radiacin electromagntica y de absorcin, obtenidos sometiendo a la

materia a una radiacin electromagntica continua y representando la proporcin de

radiacin absorbida por la misma en funcin de la frecuencia o longitud de onda.

2. ORIGEN DEL ESPECTRO DE ABSORCIN

Puesto que los procesos de absorcin tienen su origen en la interaccin de la

radiacin electromagntica con la materia, a continuacin se repasa brevemente la

naturaleza de la radiacin y la estructura energtica de la materia.

2.1. La radiacin electromagntica

Recordemos que la descripcin de la radiacin electromagntica requiere

adjudicarle por una parte una naturaleza ondulatoria para describir su movimiento, y

describir estas ondas con parmetros tpicos como frecuencia(s-1), longitud de onda(cm),

nmero de ondas (cm-1), amplitud (cm) y velocidad (cm/s).

c = 3 x 1010 cm/s No obstante, para explicar los fenmenos asociados con la absorcin o emisin es

necesario considerar la radiacin electromagntica como un flujo de partculas discretas de

energa llamadas fotones. La energa de un fotn es proporcional a la frecuencia de la

radiacin segn la ecuacin E = h, donde h es la constante de Planck (h = 6.63 x 10-34 J. s.). As, las radiaciones de mayor frecuencia del espectro electromagntico (rayos X o rayos

), son ms energticas que las de baja frecuencia (radiofrecuencia o microondas), y en su

1

interaccin con la materia provocaran alteraciones ms importantes en cuanto al cambio

energtico asociado. El espectro electromagntico cubre un amplio rango de frecuencias, y

por tanto de energas. Dentro de l, y en intervalos limitados de frecuencias, operan las

diferentes tcnicas espectroscpicas, dependiendo de los procesos y cambios energticos

implicados. (Figura 1).

2.2. La materia

Por otra parte, los resultados de la mecnica cuntica nos dicen que slo ciertos

estados o niveles energticos son posibles en un sistema molecular. Si asumimos que la

energa de una molcula se puede expresar como la suma de tres componentes E = Erotacional + Evibracional + Eelectrnica, (la diferencia en magnitud de las energas involucradas permite

separar la energa de una molcula en contribuciones individuales) se observa que para

cada estado de Eelectrnica hay varios estados vibratorios posibles y a su vez, para cada uno de

estos existen numerosos estados rotatorios. Adems, la separacin entre los niveles

rotacionales es muy pequea, es mayor entre niveles vibracionales y mucho mayor entre

niveles electrnicos (Figura 2). La separacin energtica entre dos niveles contiguos

cualesquiera ser la diferencia E = E2-E1, y cada uno de ellos vendr identificado por unos nmeros cunticos determinados.

A continuacin se profundiza algo ms en los tipos de energa en un sistema atmico-

molecular

2

Energa electrnica. Es la energa que poseen las molculas y los tomos debido

a la energa potencial y cintica de sus electrones; la primera se origina en la

interaccin entre el electrn con el ncleo y otros electrones y la segunda como

resultado del movimiento. Dentro de un tomo, los niveles de energa de los

electrones se definen por medio de cuatro nmeros cunticos.

n (principal) = 1,2,3,...

l (momento angular) = 0,1,2,....,(n-1)

m (magntico) = (-l)...0...(+l)

s (espn) = (1/2)

En las molculas, los niveles de energa electrnicos se corresponden con los

orbitales moleculares que se originan a partir de la interaccin de los orbitales

atmicos de los tomos que forman la molcula. Los orbitales s de dos tomos

dan lugar a dos orbitales moleculares, uno de menor energa s y otro de mayor

energa s

*, que los orbitales s originales. El nmero cuntico electrnico se

denomina con la letra n.

Energa vibracional. Es la energa cintica y potencial que poseen las molculas

debido al movimiento de vibracin. Los tomos, en una molcula, se encuentran

unidos entre s por medio de los enlaces que actan como muelles; al no ser

rgidas las molculas, la flexibilidad de las mismas da como resultado el

movimiento vibratorio. El nmero cuntico vibracional se denomina con la letra

v.

Energa de rotacin. Es la energa cintica que poseen las molculas debido a la

rotacin de su centro de gravedad alrededor de un eje. El nmero cuntico

rotacional se denomina con la letra J.

Energa nuclear de orientacin de espn. Est asociada a la orientacin de las

partculas nucleares en un campo magntico exterior.

Como se ha comentado, el orden y magnitud de estas energas son muy diferentes, por lo

que las radiaciones electromagnticas absorbidas o emitidas debidas a cambios energticos,

son muy distintas en longitud de onda y frecuencia, pudindose obtener espectros

3

caractersticos segn la zona afectada. Una clasificacin de los mtodos espectroscpicos,

en consonancia con lo anterior, sera:

a) Mtodos espectroscpicos moleculares, basados en espectros de

absorcin, obtenidos como resultado de cambios en los niveles energticos

de las molculas (Espectroscopia Visible-Ultravioleta, Infrarroja).

b) Mtodos espectroscpicos atmicos, debidos a cambios energticos en

el tomo, que pueden ser de absorcin o de emisin tales como Absorcin

Atmica, Espectroscopia de Emisin, Rayos X.

Desde el punto de vista espectroscpico es importante considerar la distribucin de

poblacin en los distintos niveles, puesto que slo los que tengan una poblacin

significativa podrn verse implicados en procesos de absorcin o emisin. Adems, a la

hora de obtener un espectro debe haber una diferencia notable entre la poblacin de los

niveles involucrados, del mismo modo en que el flujo de un lquido entre dos contenedores

conectados slo tiene lugar cuando hay diferencia de niveles.

transicin electrnica

t. rotacionalFIGURA 2

t. vibracional

4

2.3. Interaccin radiacin-materia

Cuando la radiacin electromagntica atraviesa una capa transparente de un slido,

lquido o gas, interacciona con ella dando lugar a fenmenos de transmisin, dispersin y

absorcin de la radiacin. A causa de este ltimo proceso pueden ser eliminadas

selectivamente ciertas frecuencias, de modo que la radiacin emergente ya no es continua.

En estos casos la energa electromagntica se transfiere a los tomos o molculas de la

muestra y como resultado estas partculas pasan del estado de ms baja energa (estado

fundamental) a estados de mayor energa o estados excitados. As, para que se produzca

absorcin de radiacin, la energa del fotn excitante (E = h, y segn el valor de hablaremos de radiacin IR, Visible-UV o rayos X) debe igualar la diferencia de energa

entre el estado fundamental y uno de los estados excitados de la especie absorbente. Como

estas diferencias de energa son nicas para cada especie, un estudio de las frecuencias de

radiacin absorbidas con un instrumento adecuado, ofrece un medio de caracterizar a los

constituyentes de una muestra.

El aspecto general de los espectros de absorcin vara dependiendo de la

complejidad, el estado fsico y el medio en que se encuentre la especie absorbente, aunque

es fcil diferenciar los espectros asociados con la absorcin atmica y los resultantes de la

absorcin molecular. As, al pasar radiacin policromtica ultravioleta o visible a travs de

un medio formado por partculas monoatmicas se produce absorcin slo en unas pocas

frecuencias bien definidas, que lgicamente generan espectros con pocos picos y muy

estrechos. Esto se debe a que el nmero de posibles estados energticos es pequeo.

La absorcin por molculas poliatmicas, particularmente en estado condensado, es un

proceso ms complejo porque como se ha comentado antes, aumenta mucho el nmero de

estados de energa. Idealmente una transicin espectroscpica ocurrir entre un nico

estado inicial bien definido y el estado de alta energa ms cercano con un incremento de

una unidad en el nmero cuntico implicado. Con frecuencia no es este el caso, bien porque

exista ms de un estado de baja energa suficientemente poblado, o porque sea posible la

excitacin a ms de un estado de alta energa. As por ejemplo, las transiciones electrnicas

que dan lugar a los espectros visible-UV, van acompaadas de transiciones rotacionales y

vibracionales, y las vibracionales suelen ir acompaadas de absorciones rotacionales. En

este ltimo caso, cuando la muestra es gaseosa y el equipo lo permite, en un pequeo rango

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de energa se observan varias absorciones conocidas como estructura fina. En ella se

pueden observar tres juegos de picos: uno central correspondiente a la transicin

vibracional pura (banda Q, prohibida en muchas molculas pequeas por la regla de

seleccin rotacional que requiere J = 1) y a mbos lado de ste varios picos en los que hay un cambio en el nmero cuntico rotacional de +1 (Rama R) o -1 (Rama P)(Figura 3)

Figura 3a.Transiciones permitidas en un espectro rotacional vibracional

Figura 3b. Estructura fina de un espectro rotacional-vibracional tpico

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Adems de los requerimientos poblacionales comentados, el uso de la mecnica

cuntica impone algunas limitaciones para que las transiciones tengan lugar. Las reglas de

seleccin indican qu transiciones tienen probabilidad de ocurrir (permitidas) y cuales no

(prohibidas), y, aunque varan entre las diferentes tcnicas, en general se cumple que las

transiciones entre dos estados de energa en los que un nico nmero cuntico cambia en

1 (v: nmero cutico vibracional, por ejemplo) son transiciones permitidas. La transicin

entre el estado ms bajo y el primer estado excitado (v = 0 v = 1) se llama transicin

fundamental. En ocasiones se observan transiciones prohibidas por las reglas de seleccin

(por ejemplo transiciones v = 0 v = 2,3, que se denominan sobretonos) aunque con

menor intensidad que las permitidas.

Otro fenmeno importante es la emisin de radiacin por parte de la materia cuando se la

somete a excitacin por bombardeo electrnico, por tratamiento trmico o por exposicin a

una chispa elctrica y posteriormente vuelve al estado fundamental de energa. Si las

partculas estn separadas entre s, como en el estado gaseoso, se obtiene un espectro de

pocas lneas espectrales (espectro discontinuo) que sirven para identificar especies.

Por contra, la materia en estado slido o lquido, tiene los tomos tan prximos que son

incapaces de un comportamiento independiente, por lo que al ser excitada se obtiene un

espectro continuo en el que todas las longitudes de onda estn representadas. Esta

propiedad de los slidos y lquidos permite utilizarlos como fuente de radiacin en varias

tcnicas instrumentales.

Los tomos excitados producen generalmente lneas espectrales, muy valiosas para realizar

identificaciones con fines analticos. Las molculas excitadas producen bandas espectrales.

7

3.-ESPECTROSCOPIA VISIBLE-ULTRAVIOLETA

Como se ha comentado, al interaccionar la radiacin electromagntica con la

materia se produce absorcin, siempre que la energa de la radiacin coincida con la

energa necesaria para que el sistema pase a un nivel energtico superior permitido. La

apariencia de un espectro visible-ultravioleta tpico y el rango de estudio se recogen en la

Figura 4:

A

(nm)

Visible IR

UV lejanoo de vacio UV cercanoRayos X

(nm) 10 200 400 780

UV lejano o de vaco < 200 nm UV cercano : 200-400 nm

Visible : 400-780 nm

Figura 4

3.1 Aspectos cuantitativos de las medidas de absorcin. Terminologa.

Las dos leyes fundamentales que rigen el comportamiento de la fraccin de radiacin

absorbida al pasar a travs de la materia son la ley de Lambert que se refiere al espesor de

muestra y al efecto sobre la radiacin que se absorbe, y la ley de Beer que est relacionada

con el efecto de la concentracin de la muestra sobre la absorcin.

La Figura 5 permite ver un haz de radiacin paralelo antes y despus de pasar por una

celda de espesor b que contiene una disolucin absorbente de concentracin c, teniendo

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lugar la atenuacin de la intensidad de la radiacin; (P0>P) como consecuencia de la

interaccin entre los fotones y las partculas absorbentes.

Figura 5.-Atenuacin de un haz de radiacin por una solucin absorbente.

En esta figura se presentan tambin las magnitudes de uso ms frecuente en espectroscopia.

Transmitancia (T) es la fraccin de radiacin incidente transmitida por la solucin,

T=P/P0, expresada en tanto por uno.

Absorbancia (A) es A=-log10

T=-log (P/P0)

Para minimizar el efecto de otros procesos que atenan un haz de radiacin al pasar por una

disolucin, y que se recogen en la Figura 6, se compara la potencia del haz transmitido por

la disolucin que nos interesa con la potencia que atraviesa un recipiente idntico

conteniendo slo el disolvente de la muestra. (aparatos de doble haz)

Figura 6

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Ley de Lambert-Beer: unificando estas dos leyes se obtiene la ley fundamental que rige la

absorcin de todos los tipos de radiacin electromagntica, aplicable a disoluciones y

tambin a gases y slidos. Nos dice que la absorbancia de radiacin electromagntica

producida por una especie absorbente es directamente proporcional a la trayectoria de la

radiacin a travs de la disolucin y a la concentracin en sta de la sustancia que produce

la absorcin.

A=a b c log (P

0/P)=a b c=-log(P/P

0)=-log T

P/P0=10

-a b c

a=constante de proporcionalidad, absortividad, es una propiedad intensiva

de la materia y por tanto relacionada nicamente con la naturaleza de la

misma.

b=trayectoria de la radiacin a travs de la muestra (cm)

c=concentracin (g/l) , entonces a tiene unidades de lg-1cm-1

La absortividad pasa a denominarse absortividad molar y se expresa con el smbolo ,

cuando la concentracin est en (moles/litro) y b en (cm), siendo sus unidades lmol-1cm-1.

Recta de calibrado: La ley de Lambert-Beer permite la determinacin de concentraciones

de disoluciones problema, a partir de una recta de calibrado obtenida midiendo las

absorbancias de disoluciones patrn de concentraciones conocidas. Para hacer las

determinaciones cuantitativas se elige, en general, la longitud de onda correspondiente a un

mximo, pues el error de medicin es mnimo y la sensibilidad mxima (Figura 7). Si es

vlida la ley de Beer para esa sustancia a esas concentraciones, la relacin debe ser una

recta que pase por el origen de los ejes cartesianos (Figura 7). A menudo se observan

desviaciones debidas a diversos factores.

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Figura 7-Ley de Lambert-Beer. Recta de calibrado

Mezclas de absorbentes: Asimismo, la ley de Lambert-Beer se puede aplicar a

disoluciones que contengan varias especies absorbentes. La absorbancia total, a una

determinada longitud de onda, para un sistema de varios compuestos, viene dada por:

A1

= A11

+ A21

+ ... + An1

= a11

.b.c1 + a

21.b.c

2 + ... + a

n1.b.c

n

Para poder aplicar con xito la ley de Lambert-Beer a la determinacin de concentraciones

de mezclas, es necesario que cada compuesto presente un mximo de absorbancia en el

espectro ultravioleta-visible a longitudes de onda diferentes. Supongamos que tenemos dos

compuestos X e Y que presentan mximos de absorbancia a 1

y 2

respectivamente. En una

mezcla de ambos compuestos, mediramos la absorbancia a las dos longitudes de onda,

A1

= AX1

+ AY1

= aX1

.b.cX

+ aY1

.b.cY

A2

= AX2

+ AY2

= aX2

.b.cX

+ aY2

.b.cY

Las absortividades de cada compuesto a cada longitud de onda se conocen midiendo las

absorbancias de disoluciones de concentraciones conocidas de cada compuesto aislado.

Una vez conocidas las absortividades, tenemos un sistema de dos ecuaciones con dos

incgnitas: las concentraciones de cada compuesto en la mezcla.

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Limitaciones de la ley de Lambert-Beer: No se conocen excepciones a la generalizacin

que la absorbancia est relacionada linealmente a la longitud del camino ptico. En cambio,

las desviaciones de la proporcionalidad directa entre la absorbancia medida y la

concentracin, para b constante, son ms frecuentes. Algunas de estas desviaciones son tan

fundamentales que representan limitaciones reales de la ley, otras ocurren como una

consecuencia de la manera en que se hacen las mediciones de absorbancia (desviaciones

instrumentales), o como un resultado de cambios qumicos asociados con cambios en la

concentracin(desviaciones qumicas). A continuacin se describen los principales factores

que limitan la aplicabilidad de la ley de Beer.

La concentracin. Slo es aplicable a disoluciones diluidas (

mtodo bastante selectivo para el anlisis cuantitativo de compuestos que produzcan

absorcin en esta regin del espectro electromagntico. Resulta interesante considerar tres

tipos de transicin electrnica en este rango y clasificar las especies qumicas que pueden

dar lugar a cada una de ellas. As se habla de 1) transiciones que involucran electrones, , y n; 2) transiciones relacionadas con electrones d y f; 3) transferencia de carga.

Especies absorbentes que contienen electrones, , y n. Comprenden principalmente molculas e iones orgnicos y varios aniones inorgnicos relevantes en el anlisis de aguas,

como son nitrato (313 nm) y nitrito (360 y 280 nm) que presentan picos de absorcin en el

ultravioleta como consecuencia de transiciones n. En principio todos los compuestos orgnicos contienen electrones que pueden ser excitados a niveles de energa ms altos. Las

energas de excitacin asociadas a electrones que forman enlaces sencillos () suelen ser altas y caen en la regin ultravioleta en el vaco (185 nm, en la que absorben un nmero limitado de grupos funcionales con electrones ms fcilmente excitables. En la Figura 8 se representan los distintos niveles de energa en

los que puede encontrarse un electrn y las transiciones comnmente encontradas.

*

*

n

n *

n

* *

Orbitales Moleculares

Antienlazantes

No enlazantes

Enlazantes

*

**

Figura 8. Diagrama de niveles energticos para diferentes orbitales moleculares y las transiciones posibles entre stos.

E

Los compuestos saturados con tomos que poseen pares solitarios de electrones

pueden presentar transiciones n por absorcin de radiacin entre 150 y 250 nm. Las absortividades molares asociadas con este tipo de absorcin son intermedias en magnitud

(100-3000 lmol-1cm-1). Sin embargo, la mayora de las aplicaciones de la espectroscopia

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de absorcin a compuestos orgnicos se basan en transiciones de electrones n o al estado excitado , porque las energas requeridas en estos procesos producen picos en una regin espectral conveniente (200-700 nm). En ambos casos es necesaria la presencia de un grupo

funcional insaturado que proporcione orbitales , que recibe el nombre de cromforo. Las diferencias principales entre estos dos tipos de absorciones radican en que las transiciones

n presentan absortividades molares bajas (10-100 lmol-1cm-1) y sus picos de absorcin son desplazados a longitudes de onda ms cortas al aumentar la polaridad del

disolvente (cambio hipsocrmico o azul), mientras que para las transiciones los valores de estn entre 1000 y 10000 lmol-1cm-1 y el aumento de polaridad del disolvente produce un desplazamiento inverso (batcromico o al rojo) de los mximos de absorcin.

En la siguiente tabla se muestran algunos cromforos orgnicos comunes y la localizacin

aproximada de sus mximos de absorcin.

Cromforo Transicin max log() Alcano 135 --- Alquino 170 3.0 Alqueno 175 3.0 Alcohol 180 2.5 Eter 180 3.5 Cetona 180 3.0 280 1.5 Aldehido 190 2.0 290 1.0 Amina 190 3.5 Acido 205 1.5 Ester 205 1.5 Amida 210 1.5 Tiol 210 3.0 Nitro 271

Por su parte los sistemas aromticos se caracterizan por tres bandas originadas en

transiciones que son afectadas de manera importante por los sustituyentes en el anillo. Se habla de grupos auxocromos para referirse a grupos funcionales que no absorben

en la regin ultravioleta pero producen el efecto de desplazar los picos de los cromforos a

longitudes de onda ms largas y aumentar sus intensidades. Por ejemplo los grupos OH y

NH2 tienen efecto auxocrmico respecto al benceno.

Absorciones relacionadas con electrones d y f. La mayora de los iones de los metales de

transicin absorben en la regin ultravioleta o visible del espectro electromagntico. En el

caso de iones lantnidos y actnidos, y en contraste con la mayora de especies absorbentes,

sus espectros presentan picos de absorcin estrechos y bien definidos que adems se

afectan poco por el tipo de ligando unido al in metlico. En las transiciones asociadas a

estas absorciones participan los electrones que ocupan orbitales internos 4f y 5 f.

Por su parte, los iones y complejos de los 18 elementos de las dos primeras series de

transicin son coloreados en al menos uno de sus estados de oxidacin, aunque sus bandas

de absorcin son anchas y estn muy influidas por el entorno. Por ejemplo, el ion cobre(II)

en su forma acuosa es azul plido pero cuando forma complejo con el amoniaco es de color

azul oscuro. Las transiciones electrnicas asociadas a estas absorciones estn relacionadas

con los distintos niveles energticos de los cinco orbitales d.

Absorcin por transferencia de carga: Este es el tipo de absorcin ms importante con

fines analticos de las especies inorgnicas, puesto que las absortividades molares de los

picos son muy grandes ( > 10000). Muchos complejos inorgnicos, como el hierro(III)-tiocianato, exhiben este tipo de absorcin y se denominan complejos de transferencia de

carga. En estos complejos es necesario que un componente tenga carcter dador de

electrones y el otro de aceptor, por lo que la absorcin implica la transicin de un electrn

del dador a un orbital asociado con el aceptor. El estado excitado es por tanto el producto

de un proceso interno de oxidoreduccin.

Tambin los compuestos orgnicos forman complejos de transferencia de carga interesantes

como la quinhidrona (complejo 1:1 de quinona-hidroquinona).

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Aplicaciones al anlisis cualitativo. Las aplicaciones cualitativas de la espectroscopia

UV-visible son limitadas debido al nmero relativamente escaso de mximos y mnimos y

la anchura de las bandas, que en conjunto suelen hacer imposible la identificacin

inequvoca de una sustancia. No obstante, s se puede poner de manifiesto por esta tcnica

la presencia de ciertos grupos funcionales que actan como cromforos. As, una dbil

banda entre 280-290 nm que se desplaza a longitudes de onda ms cortas con el aumento de

la polaridad del disolvente es una indicacin de que un grupo carbonilo puede estar

presente, o una dbil banda en torno a 260 nm con atisbos de estructura fina vibratoria

indica la presencia de un anillo aromtico. Por otra parte, al escoger un disolvente hay que

tener en cuenta su transparencia y sus posibles efectos en el sistema absorbente. Por

ejemplo en disolventes polares como agua y alcoholes no suele observarse la estructura fina

producida por los efectos vibratorios. Puesto que las posiciones de los mximos se ven

influidas por la naturaleza del disolvente, es importante utilizar disolventes idnticos para

fines identificativos. En la siguiente Tabla aparecen algunos disolventes comunes y la

longitud de onda aproximada por debajo de la cual no pueden utilizarse.

En cuanto a la representacin grfica, para los estudios de tipo cualitativo se suelen preferir

grficas de log A log frente a la longitud de onda por ser ms convenientes en la comparacin de espectros.

Aplicaciones al anlisis cuantitativo: La espectroscopia de absorcin es uno de los

instrumentos ms tiles de que dispone un qumico para realizar anlisis cuantitativo A

continuacin se enumeran las caractersticas ms importantes de los mtodos

espectrofotomtricos:

1. Amplio campo de aplicacin: Como ya se ha mencionado, son muchas las especies que

son activas en la regin del ultravioleta y visible, y por ello susceptibles de cuantificacin.

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Son muchas ms las que con un tratamiento adecuado son capaces de formar especies

coloreadas.

2. Alta sensibilidad: Las absortividades molares de 10000-40000 son habituales,

especialmente para los complejos de transferencia de carga. En consecuencia, es posible el

anlisis para concentraciones dentro del intervalo de 10-4- 10-5 M o incluso ms bajas.

3. Selectividad moderada-alta: Aunque no es muy comn (se suele encontrar una longitud

de onda en la que el nico componente absorbente de una muestra sea la sustancia que se

determina) s es posible tener interferencias en UV-Visible. Cuando esto ocurre, es posible

emplear los mtodos para anlisis de multicomponentes, omitiendo as en muchos casos la

separacin de los interferentes.

3. Buena precisin: En estas tcnicas espectroscpicas es normal tener errores relativos del

1 al 3 %, por lo cual se puede considerar que se tendrn resultados analticos con una

incertidumbre mnima si se procede en la forma correcta.

4. Facilidad y Conveniencia: Aunque existen instrumentos altamente sofisticados

acoplados a computadoras y con sistemas pticos y electrnicos de alta precisin, es

posible obtener resultados muy aceptables para anlisis de rutina, con espectrofotmetros

ms sencillos a un costo muy accesible.

Procedimiento general: Los primeros pasos en un anlisis espectrofotomtrico consisten

en establecer las condiciones de trabajo y preparar una curva de calibracin que relacione

concentracin y absorbancia.

La eleccin de la longitud de onda es crucial y debe corresponder a un pico de absorcin,

porque el cambio de la absorbancia por unidad de concentracin es mayor en este punto y

se obtiene la sensibilidad mxima, adems de esperarse una buena adhesin a la ley de

Beer.

Es tambin importante conocer los efectos de variables como el pH, temperatura, naturaleza

del disolvente y escoger un conjunto de condiciones analticas adecuadas para que su

influencia sea minimizada. Una vez elegidas estas condiciones hay que preparar una curva

de calibracin a partir de disoluciones patrn. Estos patrones de deben aproximar a la

composicin de las muestras reales y abarcar una escala razonable de concentracin de las

especies a determinar. Por ltimo, la limpieza y manejo adecuado de las celdas es

fundamental en cualquier anlisis cuantitativo.

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A continuacin se recoge un resumen de los mtodos instrumentales aplicados al anlisis de

aguas, en el que se aprecia la importancia de las determinaciones por medidas de absorcin.

En un documento anexo se presenta el mtodo para la determinacin de fsforo total por

espectrofotometra.

Mtodos instrumentales empleados en anlisis de aguas ELECTRODOS SELECTIVOS H

+, NH

+, Cd

2+, Ca

2+, Cu

2+, Pb

2+, K

+, Ag

+, Na

+, iones

totales monovalentes, iones totales divalentes, Br-, Cl

-, CN

-, F

-, I

-, NO

3

-, ClO

4

-, S

=

ESPECTROFOTOMETRIA Aniones, slice, nitrgeno Kjeldahl, cido sulfhdrico, fsforo, flor, hierro, manganeso, cobre, cinc, aluminio, cromo, amonio, cloro residual, fenoles, tensioactivos, DQO FOTOMETRIA DE LLAMA Sodio, potasio, litio, estroncio ABSORCION ATOMICA Metales ICP Metales CROMATOGRAFIA IONICA Br

-, Cl

-, NO

3

-, NO

2

-, SO

4

=, PO

4

3-

CROMATOGRAFIA DE GASES CG, CG-EM o HPLC Plaguicidas, hidrocarburos aromticos Otras aplicaciones:

Adems del anlisis de mezclas ya mencionado, la espectroscopia de absorcin presenta

algunas aplicaciones interesantes, como son la determinacin de la constante de equilibrio o

el estudio de puntos isosbsticos. Con frecuencia una especie absorbente, X, se convierte en

otra especie absorbente, Y, durante el curso de una reaccin qumica. Esta transformacin

implica un comportamiento caracterstico, muy obvio, que se muestra en la figura siguiente.

Si los espectros de los componentes puros X e Y se cruzan a una longitud de onda,

cualquier espectro registrado durante esta reaccin pasar por ese mismo punto, que se

llama punto isosbstico. La observacin de ste durante una reaccin qumica es una

buena prueba de que slo existen dos especies principales

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Tambin son de gran aplicacin las valoraciones espectrofotomtricas y el anlisis por

inyeccin en flujo. ste se basa en inyectar una muestra a una corriente de lquido en

movimiento que contiene los reactivos, y se caracteriza por ser un anlisis rpido y

fcilmente repetitivo. Despus de un tiempo la muestra que ya ha reaccionado llega al

detector, que suele ser una celda espectrofotomtrica. Este mtodo se usa mucho en anlisis

de aguas, anlisis mdicos y farmacuticos, as como en control de procesos industriales.

La siguiente figura muestra patrones y muestras analizadas por triplicado para medir el

contenido de etanol en bebidas, utilizndose una reaccin enzimtica que genera un

producto coloreado.

Bibliografa Hollas, M. J. "Modern Spectroscopy" Ed. J. Wiley, New York (1987). Harris, D. C. . " Anlisis Qumico Cauntitiativo" Ed. Revert, Barcelona (2001). Olsen, E. D. "Mtodos Opticos de Anlisis" Ed. Revert, Barcelona (1986). Skoog, D. A. y West, D. M. "Anlisis Instrumental" Ed. Interamricana, Mxico

(1989).

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