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cuestionario de Espectroscopia UV- Vis.
Tipo: Apuntes
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¡No te pierdas las partes importantes!
1. ¿Qué es el espectro electromagnético? El espectro electromagnético es el conjunto de todas las frecuencias posibles a las que se produce radiación electromagnética. El límite teórico inferior del espectro electromagnético es 0 Hz (ya que no existen frecuencias negativas) y el teórico superior es infinito. Este espectro electromagnético comprende la transmisión de radio, la televisión, la luz visible, en la radiación infrarroja y ultravioleta, los rayos X, los rayos gamma. Se han detectado ondas electromagnéticas desde al menos 1 hasta 10 Hz. La luz como la que emite el sol o una bombilla incandescente es una forma de energía radiante. Cuando se hace pasar a través de un prisma la luz blanca de una lámpara incandescente la luces separen un espectro continuo o arcoíris de colores. Se produce el mismo fenómeno cuando la luz solar atraviesa una gota de lluvia, los diferentes colores de la luz representan cantidades distintas de energía radiante. 2. ¿Qué es la espectroscopia de UV-VIS? La espectroscopía UV-Vis está basada en el proceso de absorción de la radiación ultravioleta-visible (radiación con longitud de onda comprendida entre los 160 y 780 nm) por una molécula. La absorción de esta radiación causa la promoción de un electrón a un estado excitado. Los electrones que se excitan al absorber radiación de esta frecuencia son los electrones de enlace de las moléculas, por lo que los picos de absorción se pueden correlacionar con los distintos tipos de enlace presentes en el compuesto. Debido a ello, la espectroscopía UV-Vis se utiliza para la identificación de los grupos funcionales presentes en una molécula. Las bandas que aparecen en un espectro UV-Vis son anchas debido a la superposición de transiciones vibracionales y electrónicas. 3. ¿Qué es un cromóforo? Un cromóforo es un grupo responsable de la absorción de luz por una molécula, por lo tanto, la mayoría de los cromóforos contienen uno más enlaces múltiples. El grupo carbonilo de la acetona es un cromóforo, así como el anillo bencéico del tolueno. También se puede definir como una sustancia que tiene muchos electrones capaces de absorber energía o luz visible, y excitarse para así emitir diversos colores, dependiendo de las longitudes de onda de la energía emitida por el cambio de nivel energético de los electrones, de estado excitado a estado basal. 4. ¿Qué es un auxocromo? Son aquellos que intensifican la acción de un grupo de átomos no saturados que, estando presentes en una molécula de una sustancia química, hacen que esta sea coloreada. Es decir, son grupos cargados positivamente que intensifican una sustancia o cromóforo en la síntesis de colorantes. Los grupos auxocromo tienen los siguientes efectos sobre los cromóforos:
A = Absorbancia de la muestra C = Concentración del cromóforo L = Longitud del paso óptico que contiene la muestra = Absortividad molar. Depende del cromóforo en sí mismo, de la y de las condiciones de medida (pH, T..). Ya que la absorbancia es adimensional las unidades son concentración-^1 longitud-^1.
8. Describe las desviaciones de la ley de Beer. Las desviaciones a la Ley de Beer caen en tres categorías: reales, instrumentales y químicas. Dichas desviaciones pueden ser positivas; si la absorbancia medida es mayor que la real (+) o negativas (-) si la absorbancia medida es menor que la real, y llevan a que no se obtengan relaciones lineales entre la absorbancia y la concentración. Las desviaciones reales: provienen de los cambios en el índice de refracción del sistema analítico, pues como e depende del índice de refracción de la muestra, la ley de Beer sólo se cumple para bajas concentraciones, en donde el índice de refracción es esencialmente constante, ya que no es la absortividad la que es constante sino la expresión: e = e (^) verdadero h / (h 2 +2)^2 donde h es el índice de refracción de la solución. Las desviaciones instrumentales provienen, en primer lugar, de la utilización de luz no monocromática, ya que la pureza espectral del haz de radiación proveniente de la fuente depende del ancho de banda espectral del monocromador. La deducción de la ley de Beer supone radiación monocromática y los monocromadores en realidad proporcionan una banda de longitudes de onda. Se presentan también desviaciones instrumentales por luz desviada, entendiendo por esta, la luz de otras longitudes de onda que se superponen a la banda de luz utilizada. Cuando en los instrumentos se fija una longitud de onda nominal, lx, el ancho de banda espectral del monocromador condiciona la banda de luz que pasa, que corresponderá a la región lx ± D l llamada región de la luz útil. Las desviaciones químicas a la ley de Beer también se llaman desviaciones aparentes porque dependen de la naturaleza química del sistema en estudio y si se trabaja bajo ciertas condiciones (pH, concentración de reactivos, etc.) es posible hacer que el sistema cumpla dicha ley. Las desviaciones son causadas, generalmente, por equilibrios en solución que involucran a la especie absorbente y alteran su concentración originando desviaciones positivas o negativas. Si alguna reacción química que ocurra en el sistema origina un producto que absorba más fuertemente que la sustancia ensayada, a la longitud de onda a la cual se hace la medida o longitud de onda analítica, se producirá una desviación positiva. Si, al contrario, se origina un producto que no absorbe a la longitud de onda analítica, la concentración de la sustancia se verá disminuida y se originará una desviación negativa. Entre los tipos de reacciones químicas que llevan a desviaciones de la ley de Beer están: reacciones de asociación-disociación, reacciones ácido-base, reacciones de polimerización, reacciones de formación de complejos y reacciones con el solvente. 9. ¿Qué transiciones electrónicas se pueden determinar con espectrofotómetro de UV-VIS? Transiciones σ→σ*
λ150 nm. Este tipo de transiciones se dan sobre todo en hidrocarburos que únicamente poseen enlaces σ C-H o C-C. La energía requerida para que tenga lugar esta transición es relativamente grande, perteneciente a la región espectral denominada ultravioleta de vacío. Transiciones n→σ* λ entre 150-200 nm. Correspondientes a hidrocarburos que poseen átomos con pares de electrones no compartidos (electrones de no enlace). La energía necesaria para que se produzca esta transición sigue siendo alta (aunque menor que en las σ→σ) perteneciendo estas a la región espectral UV Lejano. Transiciones n→π y π→π* λ entre 200-700 nm. La mayoría de las aplicaciones de espectroscopia UV-Visible están basadas en transiciones que ocurren en esta zona. Se requiere que las especies participantes aporten un sistema de electrones π (grupos cromóforos: compuestos con insaturaciones, sistemas aromáticos multicíclicos, etc.). Las energías de excitación en las transiciones π→π* son medianamente altas, correspondiendo a la región UV Lejano y Próximo, mientras que las n→π* son considerablemente menores, correspondiendo a la región visible del espectro. En espectroscopia UV-Vis se irradia con luz de energía conocida suficiente como para provocar transiciones electrónicas, es decir promover un electrón desde un orbital de baja energía a uno vacante de alta energía. Transiciones electrónicas posibles entre orbitales n: orbital que contiene par de electrones no compartidos (ejemplo en: O, N, Cl) Las transiciones más favorecidas son entre el orbital ocupado de energía más alta (HOMO) y el orbital desocupado de energía más baja (LUMO) el espectrómetro UV-Vis registra las longitudes de onda donde se registra absorción y cuantifica la absorción. El espectro se registra como absorbancia (A) Vs. longitud de onda (Å), las bandas del espectro UV son anchas porque incluyen la estructura fina de transiciones vibracionales y rotacionales de menor energía.
10. ¿A qué longitudes de onda se le puede determinar cada transición electrónica? Transiciones σ→σ* λ150 nm. Transiciones n→σ* λ entre 150-200 nm. Transiciones n→π* y π→π* λ entre 200-700 nm. 11. Describir los principales usos de la espectroscopia UV-VIS. 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
