ANÁLISIS INSTRUMENTAL

LUIS DIAZ .

Así se denominan genéricamente a un amplísimo número demétodos instrumentales que utilizan técnicas instrumentalesen las que se genera una señal de tipo óptico cuyo fundamentoestá basado en la interacción de la radiación electromagnéticacon el analito.

Al interaccionar la radiación electromagnética con la muestraque contiene el analito, se pueden originar distintos fenómenos, deentre los cuales la absorción y emisión de luz, son los mas relevantesy dan lugar a los métodos espectrofotométricos de absorción y (o) emisión.

Métodos ópticos espectroscópicos

Los métodos pueden ser de absorción molecular o atómica, dependiendode que el analito se encuentre en estado molecular o atómico

También existen métodos fluorescentes, en los que existe una absorciónprecedida de emisión

Todos estos métodos se denominan también espectroscópicos, porqueestán basados en los espectros de absorción o emisión del analito.

Métodos ópticos espectroscópicos

El espectro electromagnético

Dada la amplitud de líneas y frecuencias espectrales que contiene, el espectro electromagnético , el espectro que resulta de la interacciónmateria- energía radiante, puede ser muy complejo e incluye radiaciones de radio, microondas, IR, Vis, UV, rayos X y rayos gamma.

Energía fotón =

Cuando λ incrementa, disminuye la energía y frecuencia del fotón

Características de la radiación electromagnética

Absorción: la luz se absorbe por un átomo, ion o molécula que adquiere un estado superior de energía.Emisión: se libera energía de un átomo, ion o molécula que adquiere un estado inferior de energía.

Espectroscopía de absorción

Absorción Atómica

El espectro está constituido porlíneas, debido al gran nº detransacciones posibles, queincluyen la de los subniveleselectrónicos dentro de cada nivel

Absorción Molecular

En la absorción por moléculas, entranen juego transacciones de tipo vibracional,rotacional entre subniveles electrónicos.El resultado final se traduce en un espectrode bandas.

Espectrofotometría de absorción molecular

Es útil tanto para análisis cualitativo como cuantitativo

Espectro

Variando la longitud de onda dentro de cada zona del espectro electromagnéticose puede obtener el espectro de absorción de una sustancia en cada región.

Información cualitativa:Se obtiene comparando el espectro de la muestra con el de un materialde referencia.Esta información es mas relevante en espectroscopía IR y menor en elcaso de espectroscopía Vis-UV.

Los espectros Vis-UV se pueden lograr usando un mismo equipo.La espectroscopia IR (mayor información), requiere otro tipo de instrumento

Transaccioneselectrónicas

Interaccionesde enlace

AT,λ = logP0

P= ε b c

absorbancia total medida a la longitud

de onda λ

concentración molar de las

especies absorbentes

absortividad

camino óptico

potencia del haz luego

de atravesar la muestra

potencia del haz antes de atravesar el

blanco

LEY DE LAMBERT - BEER

P

P0

= Transmitancia (T) A = -logT

La ley de Lambert-Beer indica que la intensidad de la radiación disminuye logarítmicamente a medida que longitud del paso óptico y la concentración aumentan aritméticamente. En otros términos podríamos decir que la absorbancia A es directamente proporcional a la anchura de la cubeta (b) y a la concentración de la muestra (c), siendo la constante de proporcionalidad (ε) un parámetro característico denominado absortividad.

SELECCIÓN DE LA LONGITUD DE ONDA DE TRABAJO

A

λ

A

concentración

banda B

banda A

banda Abanda Bbanda C

banda C

Se debe de procurar medir las absorbancias en el entorno más próximoa la λ max. de absorción en el espectro (se minimizan errores) y se logranmáximas sensibilidades.

Midiendo lejos de ese punto de máxima absorción:pequeñas variaciones en la medida se traducen en grandes errores.

COMPONENTES BÁSICOS DE LOS INSTRUMENTOS PARA MEDIDAS DE ABSORCIÓN MOLECULAR EN

EL UV-VISIBLE

FUENTE DE ENERGÍA RADIANTE

SELECTOR DE LONGITUD DE ONDA

CUBETAS (Muestra)

DETECTOR

DISPOSITIVO DE LECTURA

Instrumentación básica comparada en los métodos espectroscópicos moleculares

Espectroscopía Vis-UV:

Espectroscopía IR:

Fluorescencia molecular:

Los tres componentes van juntoscomo unidad de fuente y muestra

(emisión)

FUENTE DE ENERGÍA RADIANTE

300 500 700 900

lámpara deDeuterio

lámpara deTungsteno

longitud de onda (nm)

inte

nsi

dad

lu

mín

ica

1100

CONTINUA

ESTABLE

INTENSA

Fuentes de Energía

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

fuente de tungsteno (W)

lámpara de deuterio (UV)

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

160- 380 nm

Las fuentes de IR se producen al paso de corrientea través de materiales incandescentes:ZrO2-óxidos de itrio (400-20,000nm)Cr-Ni (750-20,000 nm), SiC..etc

visualización

amarillo-verde520 - 550 violeta380 - 420amarillo550 - 580 azul-violeta420 - 440

anaranjado580 - 620 azul440 - 470rojo620 - 680 verde-azul470 - 500

púrpura680 - 780 verde500 - 520

verde500 - 520 púrpura680 - 780verde-azul470 - 500 rojo620 - 680

azul440 - 470 anaranjado580 - 620azul-violeta420 - 440 amarillo550 - 580

violeta380-420 amarillo-verde520 - 550colorλ (nm)

complementariocolorλ (nm)

ESPECTRO VISIBLE Y COLORES COMPLEMENTARIOS

UNA SOLUCIÓN SE OBSERVA DE COLOR AZUL CUANDO SE ILUMINA CON LUZ POLICROMÁTICA PORQUE ABSORBE TODOS LOS COLORES EXCEPTO EL AZUL, QUE ES EL COLOR QUE DEJA PASAR