Introducción
Métodos Instrumentales de Análisis:
Métodos ópticos. Clasificación
Radiación electromagnética
Espectro electromagnético
Absorción de radiación electromagnética
Fundamentos de la espectrofotometría de absorción UV-Vis
Teoría de la absorción de radiación UV-Vis
Espectro de absorción
Especies absorbentes. Tipos de transiciones electrónicas
Bases del color
4. Leyes de la absorción de la radiación: Ley de Lambert – Beer
Limitaciones y Desviaciones de la Ley de Beer
Instrumentación
6. Aplicaciones analíticas
Características analíticas del método
Análisis cuantitativo. Detalles del procedimiento experimental
Aplicaciones al análisis de alimentos
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CONTENIDOS
1. Introducción
Están basados en la medida de propiedades químicas y físicas de los analitos con fines cualitativos y cuantitativos.
La medida se realiza en un instrumento apropiado.
Métodos Instrumentales de Análisis
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Métodos que miden alguna propiedad de la radiación electromagnética emitida por la materia o que interacciona con ella
Clasificación
Métodos espectroscópicos: Existe intercambio de energía entre la radiación electromagnética y la materia
Métodos de absorción: Miden la disminución de la potencia de la radiación electromagnética debida a la absorción que se produce en su interacción con el analito
Métodos de emisión: Miden la radiación electromagnética emitida cuando el analito es excitado por energía térmica, eléctrica o radiante
Métodos no espectroscópicos: Se producen cambios en la dirección o en las propiedades físicas de la radiación electromagnética:
Dispersión
Refracción
Difracción
Rotación óptica
Métodos ópticos de análisis
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1. Introducción
La radiación electromagnética es una forma de energía que se transmite por el espacio a gran velocidad sin soporte de materia.
La radiación electromagnética puede describirse según:
la teoría ondulatoria: formada por ondas sinusoidales
la teoría corpuscular: flujo de partículas o corpúsculos de energía llamados fotones
La radiación electromagnética
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1. Introducción
1. Introducción
La radiación electromagnética (REM) se representa como ondas consistentes en campos eléctricos y magnéticos que están en fase y que oscilan sinusoidalmente de manera perpendicular entre sí y respecto a la dirección de propagación
Dirección x
Campo eléctrico y
Campo magnético z
Teoría ondulatoria . Parámetros ondulatorios
(Gp:) Longitud de onda ?
(Gp:) Amplitud A
La potencia P: es la energía del haz que llega a un área dada por segundo
Parámetros ondulatorios
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La radiación electromagnética es considerada como paquetes discretos de energía llamados fotones o cuantos.
Dualidad onda-partícula:
Un fotón es una partícula de radiación electromagnética con masa cero y energía E proporcional a la frecuencia de la radiación ?
La energía de un fotón: E = h ?
E = energía del cuanto de radiación: Cal mol-1
? = frecuencia de la radiación : hertzio (Hz) = ciclos s-1
h = constante de Planck = 6,624 • 10-27 erg s
Velocidad de la luz : v = ? ?
Velocidad de la luz en el vacío: c = 3,00 • 1010 cm s-1
Energía de un fotón :E = h ? = h c /?
Cuando ? aumenta, disminuye la energía y frecuencia del fotón
Teoría corpuscular. Propiedades corpusculares de la radiación electromagnética
?
µm = 10-6 m
nm = 10-9 m
Å = 10-10 m
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1. Introducción
Abarca un intervalo muy amplio de longitudes de onda o energías.
Según su ? recibe diferentes nombres.
La luz visible, que es la única perceptible por el ojo humano, representa solamente una pequeña parte del espectro, desde 350-380 a 750-780 nm.
Espectro electromagnético
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1. Introducción
2. Absorción de radiación electromagnética
Absorción: proceso por el cual una especie, en un medio transparente, capta selectivamente ciertas frecuencias de la radiación electromagnética.
El fotón absorbido hace pasar a la especie de su estado fundamental a un estado excitado de energía M*:
M + h ? ? M*
Tras un corto período de tiempo, aproximadamente 10-8 a 10-9 s, se pierde la energía de excitación, generalmente en forma de calor, y la especie M vuelve a su estado fundamental:
M* ? M + calor
Los métodos de absorción tienen la ventaja de producir poca o ninguna alteración en el sistema estudiado.
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Para que la radiación electromagnética sea absorbida por la materia deben cumplirse dos condiciones generales:
1) debe haber una interacción entre el campo eléctrico de la radiación y alguna carga eléctrica de la sustancia
2) La energía de la radiación incidente debe ser exactamente igual a la energía cuantizada que requiere la sustancia.
Ecuación de Bohr
?E = Ef – Ei = h ?
h ?: energía del fotón absorbido
Ei: energía total de la materia en el estado fundamental
Ef: energía total de un estado permitido de energía superior o estado excitado.
Requisitos
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2. Absorción de radiación electromagnética
3. Fundamento de la Espectrofotometría de Absorción UV-visible
Método instrumental óptico basado en la medida directa de la absorción de radiación electromagnética UV-Visible, por las moléculas del analito contenido en la muestra.
La región ultravioleta comprende entre 10 y 400 nm y la región visible comprende entre 350 y 750 nm.
Las radiaciones UV y visible tienen en común el hecho de que la absorción de ambas regiones por moléculas, provoca la excitación de e- de enlace a niveles de E superiores.
Los picos de absorción pueden correlacionarse con los tipos de enlaces de la especie absorbente, base de su aplicación cualitativa
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Un analito molecular tiene la capacidad de absorber ciertas longitudes de onda características de la radiación electromagnética UV-Visible.
En este proceso, la radiación es transferida temporalmente a la molécula y, como consecuencia, disminuye la intensidad de la radiación.
Dicha disminución, debida a la absorción experimentada por el analito, puede ser cuantificada utilizando diversas magnitudes, siendo la Absorbancia, A, la más comúnmente utilizada en la espectrofotometría de UV-Vis.
La aplicación cuantitativa de la espectroscopía de absorción UV-Vis se basa en la medida, a una ? fija, de la A de una disolución del analito contenida en una cubeta transparente de camino óptico b cm.
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3. Fundamento de la Espectrofotometría de Absorción UV-visible
(Gp:) E0
(Gp:) E1
(Gp:) E2
(Gp:) ?E1 = E1-E0=hd1 = hc/?1
(Gp:) ?E2 = E2-E1=hd2= hc/?2
Espectro de absorción
(Gp:) Cubeta
(Gp:) Radiación incidente
P0
(Gp:) b
(Gp:) Radiación transmitida
P
(Gp:) Disolución de analito de concentración c
Transmitancia = T = P/P0
Absorbancia = A = – log T = log P0 /P
Atenuación de un haz de radiación por una especie absorbente contenida en la cubeta
Transiciones energéticas en la molécula del analito
(Gp:) Absorbancia A
(Gp:) ?, nm
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3. Fundamento de la Espectrofotometría de Absorción UV-visible
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