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
1 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 2
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 3 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 4 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 5
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 6 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 7 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. 8
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 9 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 10
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. 11 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
12 3. Fundamento de la Espectrofotometría de Absorción UV-visible
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