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Orientación Universidad
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espectroscopia, Apuntes de Biología

Asignatura: Metodos de laboratorio, Profesor: anonimo anonimo, Carrera: Biología, Universidad: UGR

Tipo: Apuntes

2014/2015

Subido el 03/05/2015

anitafv
anitafv 🇪🇸

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La espectroscopia es el conjunto de técnicas instrumentales
basadas en la interacción que se produce entre la radiación
electromagnética y la materia.
Presenta importantes aplicaciones en biología, química,
física y astronomía, entre otras disciplinas científicas.
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¡Descarga espectroscopia y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!

La espectroscopia es el conjunto de técnicas instrumentales

basadas en la interacción que se produce entre la radiación

electromagnética y la materia.

Presenta importantes aplicaciones en biología, química,

física y astronomía, entre otras disciplinas científicas.

ORÍGENES DE LA ESPECTROSCOPIA

Algunas observaciones:

    1. Isaac Newton descubrió que la luz del sol (blanca) puede ser descompuesta en distintos colores si atraviesa un prisma de cristal.
    1. Herschel y Ritter descubrieron la luz infrarroja (IR) y ultravioleta (UV) que eran invisibles al ojo humano, pero también eran descompuestas por un prisma.
    1. Kirchoff describió que cada elemento emite y absorbe luz a una determinada longitud de onda (λ). Esto sentó las bases de la espectroscopia cuantitativa.
  • En la segunda mitad del siglo XIX (1865), Maxwell concibe la radiación electromagnética como un proceso ondulatorio de campos eléctricos (E) y magnéticos (B), siendo el soporte uno del otro, lo que permite que se propague en el vacío a una velocidad constante c (2.997924 .108 m/s).
  • En 1900 Max Planck propuso que la radiación electromagnética es absorbida y emitida por la materia en forma de «cuantos» paquetes discretos de energía relacionados con la frecuencia mediante la constante de Planck.
  • Albert Einstein en 1905 retomó esta teoría para proponer que la luz, en ciertas circunstancias, se comporta como partículas de energía independientes (los cuantos de luz o fotones).

Existe una relación inversa entre la longitud de onda y la energía del fotón correspondiente.

E=h x Ʋ E=h x c/λ

h=constante de Planck=6.63 x 10-^34 Js

Así, la energía UV es mayor que la del espectro visible. Sin embargo los rayos X son más energéticos que la luz UV, como se puede apreciar por su longitud de onda.

ESPECTRO DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

E

λ

INTERACCION DE LA RADIACIÓN EM CON LA MATERIA

 Debido a la interacción de la radiación EM con la materia se

producen una serie de fenómenos. Entre ellos, los de dispersión,

absorción y emisión. Estos dos últimos son la base de la

espectroscopia.

 El análisis espectral en el cual se basa la espectroscopia permite

detectar la absorción o emisión de radiación electromagnética a

ciertas longitudes de onda.

TRANSICIONES AL ESTADO EXCITADO

TRANSICIONES ELECTRÓNICAS Y ESPECTROS

REGRESO AL ESTADO FUNDAMENTAL

A- Fluorescencia- fosforescencia B- Disipación de energía pasando por diferentes estados rotacionales y vibracionales.

EMISIÓN DE RADIACIÓN

 Producido porque las partículas una vez excitadas se relajan a niveles de menor energía en forma de fotones de mayor longitud de onda.

ESPECTROSCOPIA UV-VISIBLE

 Leyes básicas de la absorción de luz

 Instrumentación

 Aplicaciones

Luz incidente ( I 0 ) Luz absorbida Luz emergente ( I )

Longitud del medio absorbente o ancho de la celda (paso de luz, paso óptico)

I

c = concentración

I

a = absortividad

Cuando un rayo de luz monocromática con una intensidad I 0 pasa a

través de una solución, parte de la luz es absorbida resultando que la

intensidad de la luz emergente I es menor que I 0

LEYES BÁSICAS DE LA ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN

a

b

La Ley de Lambert-Beer indica que la fracción de luz incidente que es absorbida por una solución es proporcional a la concentración de soluto (c) y al espesor del medio atravesado por la luz (paso óptico). La relación entre la luz incidente (I 0 ) y la transmitida (I) indicará la cantidad de radiación que ha sido absorbida por la muestra.

Log I 0 / I = a·c·d

En medidas de espectroscopia de absorción UV/Vis lo dos parámetros mas utilizados son la Transmitancia (T) y la Absorbancia (A):

Transmitancia ( T ) es la relación entre la intensidad de luz transmitida por una muestra problema ( I ) con la intensidad de luz incidente sobre la muestra ( I 0 ):

T= I / I 0

Se suele expresar como %: % T = 100 I / I 0

La absorbancia o extinción ( A ) está determinada por la relación logarítmica

entre luz incidente y transmitida:

A = Log I 0 /I

Tanto A como T son magnitudes adimensionales.

Puesto que se ha definido la absorbancia como Log I 0 /I

A = a·c·d

Por ello, la ley de Beer-Lambert establece que la absorbancia que

presenta una solución es directamente proporcional a la longitud

del recorrido ( d) a través de la solución y a la concentración ( c) del

cromóforo.

 Habitualmente d es dada en términos de cm. Si c se expresa en gramos por litro, entonces la absortividad tiene unidades de l·g–^1 ·cm–^1.

 Si d es dada en términos de cm y c en moles por litro, la absortividad tiene unidades de l.mol-1.cm-1. Se denomina entonces absortividad molar o

coeficiente de extinción molar ( ε )

La absorbancia tiene un carácter aditivo. Así,

Amedida=Asoluto+Adisolvente.

Siempre se requiere un tubo blanco que contenga todos los reactivos excepto el soluto que se desea medir. La absorbancia de este tubo se restará a la que presente la muestra.

Las determinaciones de un cromóforo en particular se realizan a una longitud de onda específica, distinta y característica de cada compuesto. Cada producto químico se caracteriza por zonas del espectro electromagnético en el cual absorbe con mayor o menor intensidad, conformando en su conjunto el llamado espectro de absorción de tal sustancia.

La determinación del espectro de absorción se realiza midiendo la absorbancia a distintas longitudes de onda.

ESPECTROS DE ABSORCIÓN

l

A

Las longitudes de onda con mayor absorción (picos) corresponderán de forma general a aquellas con las que se leerá la muestra para determinar su concentración l

A λmax

λmax

INSTRUMENTACIÓN

Un aparato capaz de medir la intensidad de la radiación, se denomina espectrofotómetro.

Se llama espectrofotometría de absorción a la medición de la cantidad de energía radiante que absorbe un conjunto de sustancias o una sustancia en su estado puro a una determinada longitud de onda de la radiación lumínica.

Existen en la actualidad diversos tipos de aparatos con los mismos principios, los hay mecánicos y digitales; unos miden solo la luz visible, otros son más precisos y miden también luz U.V.