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Conceptos basicos de espectrocopia
Tipo: Apuntes
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La espectroscopia UV-visible se utiliza para identificar algunos grupos funcionales de moléculas, y además, para determinar el contenido y fuerza de una sustancia. Se utiliza de manera general en la determinación cuantitativa de los componentes de soluciones de iones de metales de transición y compuestos orgánicos altamente conjugados. Se utiliza extensivamente en laboratorios de química y bioquímica para determinar pequeñas cantidades de cierta sustancia, como las trazas de metales en aleaciones o la concentración de cierto medicamento que puede llegar a ciertas partes del cuerpo.
Fuentes de energía radiante Están constituidas con materiales que se excitan adecuadamente y que al volver al estado fundamental emiten radiación electromagnética. Los requisitos básicos que debe cumplir cualquier fuente de radiación son tres: a) Deben proporcionar un haz de radiación con suficiente intensidad para poderla detectar y medir exactamente. b) Deben producir una radiación continua, esto es, la radiación emitida debe poseer todas las longitudes de onda de la región de estudio. Deben pues elegirse materiales que posean niveles energéticos próximos y abundantes. Ahora bien, no es suficiente con que contenga todas las longitudes de onda, sino que es deseable una intensidad continua con la longitud de onda. c) La fuente debe emitir una intensidad constante con el tiempo, por lo menos durante el periodo necesario para medir I 0 e I. Solo así son reproducibles las medidas de absorción. Algunos instrumentos se diseñan de tal forma que es posible la medida simultanea de I e I 0 y en este caso las fluctuaciones (por voltaje no estabilizado, por ejemplo) no presentan problema. Las fuentes de radiación en la zona UV y visible del espectro pueden ser de dos tipos: fuentes térmicas, en las que la radiación es el resultado de altas temperaturas y fuentes de descargas eléctrica en atmosfera gaseosa.
Fuentes térmicas de radiación (zona visible). El ejemplo más típico es la lámpara de filamento de tungsteno, que es universalmente empleada en la región visible. Una lámpara ordinaria con filamento de tungsteno provee una amplia distribución de longitudes de onda de 320 a 2500 nm. Generalmente estas lámparas operan a una temperatura que está alrededor de los 2900 K, por lo tanto, producen radiación útil en el intervalo de los 350 a los 2500 nm. Las lámparas de tungsteno/halógeno, también llamadas lámparas de cuarzo/halógeno, contienen una pequeña cantidad de yodo dentro de una envoltura de cuarzo que alberga el filamento. El cuarzo permite que el filamento sea operado a temperaturas de aproximadamente 3500 K, lo que permite que se produzcan intensidades mayores y que se extienda el intervalo de la lámpara hacia el uv. Fuentes de descarga eléctrica (zona UV). Se usan fundamentalmente en la región UV. La excitación se produce por el caso de los electrones a través de un gas; las colisiones entre los mismos y las moléculas gaseosas causan transiciones electrónicas, vibracionales y rotacionales. A presión gaseosa reducida se emiten solo líneas espectrales. A alta presión se originan espectros continuos debido a que la interacción mutua entre los átomos conduce a un acercamiento de los niveles energéticos. Son tres los tipos más usados: Lámpara de hidrogeno. Pueden usarse dos tipos: a) de alto voltaje (2500 v de corriente alterna). b) De bajo voltaje (40 v de corriente continua). El límite superior es de 375 nm, en que ya la energía es mínima. El límite inferior viene impuesto por la transmisión del material debido a que el cuarzo absorbe por debajo de 200 nm, y la sílice fundida por debajo de 185 nm. Lámpara de deuterio. Produce un rango similar de longitudes de onda que la lámpara de hidrogeno, pero la intensidad es de 3 a 5 veces superior. Es mucho más cara, pero es la más empleada universalmente. La región más interesante del espectro de la lámpara de deuterio es la del espectro continuo (180 nm - 370 nm), que es empleada en radiometría ultravioleta, cromatografía generación de señales en dispositivos fotométricos, etc. Lámpara de descarga de xenón. Opera con alta presión (20 a 30 atmosferas y pequeño voltaje, 40 v de corriente continua). Tiene una potencia muy superior a la de hidrogeno. Su uso aporta dos inconvenientes. Uno de ellos es que origina con frecuencia radiaciones desviadas de la dirección principal, que pueden incidir directamente en el detector y el otro es que produce “manchas” extremadamente pequeñas que no son estables en su situación espacial. La presencia de radiación visible junto con la UV es también un serio inconveniente. Lámpara de mercurio. Es poco usada, porque la presión de la atmosfera de mercurio tiene que ser muy alta (110 atm) y además origina un espectro de emisión prácticamente lineal. En general, es muy importante mantener constante el voltaje aplicado a la fuente de alimentación. Pequeñas variaciones del mismo originan notables fluctuaciones en la intensidad emitida.
ejemplo). Si la concentración de c está expresada en moles por volumen, α es la absorbencia molar normalmente dada en mol cm-2. El valor del coeficiente de absorción α varía según los materiales absorbentes y con la longitud de onda para cada material en particular. Se suele determinar experimentalmente. La ley tiende a no ser válida para concentraciones muy elevadas, especialmente si el material dispersa mucho la luz. La relación de la ley entre concentración y absorción de luz está basada en el uso de espectroscopia para identificar sustancias.