Espectroscopia de Absorción Molecular

ESPECTROSCOPÍA DE ABSORCION MOLECULAR

INTRODUCCIÓN

La radiación electromagnética al incidir sobre la materia puede sufrir los siguientes procesos:

1. Absorción

2. Transmisión

3. Reflexión

4. Refracción

5. DispersiónLuz absorbida

Luz transmitida, It

Luz refractada

Luz reflejada

Luz incidente,Io

La luz visible es sólo una parte de la radiación electromagnética que se extiende a regiones en las que nuestros ojos no la detectan, como son las radiaciones ultravioletas e infrarrojas, que interaccionan igualmente con los cuerpos.

Espectroscopia de absorción

Análisis cualitativo: identificación

y caracterización de sustancias

APLICACIONES

Estudio Superficial

Estudio Estructural

Análisis cuantitativo:Ley de Lambert - Beer

FUNDAMENTO TEÓRICO DE LA TÉCNICA

Espectroscopía: Es el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia en función de la longitud de onda (λ).

Los fenómenos de absorción, dispersión o

emisión de radiación electromagnética son

debidos a tránsitos entreniveles cuantificados.

Cada especie estado energético característico

Fines de identificación

Información cuantitativa

Interpretación espectros atómicos

Determinación estructural

Espectroscopía Ultravioleta – Visible

Visible780-380 nm

Ultravioleta380-200 nm

Interacción de fotones y e- que participande manera directa en la formación de enlaces o que se localizan en

torno a átomos de oxígeno, azufrenitrógeno o halógenos

λ depende de la fortaleza de enlace

de sus e-

La absorción depende de ΔEentre orbitales moleculares

HOMO Y LUMO (intervalo de energías prohibidas)

EnergíaFacilidad excitación

Cuantitativo

Cualitativo

ANÁLISIS

•Aplicabilidad: mayoría de especies absorben Uv-V

•Alta sensibilidad: detección entre 1· 10-4 y1· 10-5 M

•Selectividad moderada-alta: se identifica λ analito.

•Buena exactitud: error relativo 1 - 5 %

•Facilidad y comodidad: instrumentos modernos

•Disolución diluida en el analito

•Disolvente transparente en la región del espectro

•Interacciones entre disolvente y especie absorbente

•Polaridad disolvente influye en la posición de los máximos de absorción

•Comparar espectros de analitos con los de compuestos conocidos medidos en el mismo disolvente.

Las fuentes continuas más empleadas en el rango UV/visible se encuentran en la siguiente tabla:

Fuente Longitud de onda (nm)

Tipos de espectroscopía

Lámparas de arco de xenon 250-600 Fluorescencia molecular

Lámparas de H2 y D2 160-380 Absorción molecular UV

Lámparas de tungsteno/halógeno 240-2500 Absorción molecular UV/visible/IR cercano

Lámpara de tungsteno 350-2200 Absorción molecular visible/IR cercano

Lámpara de Nernst 400-20 000 Absorción molecular IR

Alambre de nicromo 750-20 000 Absorción molecular IR

Globar 1200-40 000 Absorción molecular IR

Instrumento

Determinación precisa: separar la radiación en sus diferentes componentes

Ley fundamental de Lambert – Beer: A= ε l C

Fuentes de

radiación

Selector deλ

Dispositivode

salidaFotodetector

Muestradiluida

A = - log T = - log (I / I0) = log (I0 / I)

Espectroscopía Infrarroja

Intervalo: Rojo del espectro visible microondas(780nm – 1 mm)

•Vibraciones moleculares•Vibraciones de red en sólidos

Tienen lugar

Determinación de la estructura de compuestos orgánicos e inorgánicos, excepto

compuestos homonucleares (Cl2, O2 y N2).

Espectros más complejos. Estrechez bandas de absorción. Capacidad instrumentos para efectuar

medidas en esta región.

Ejemplo contaminantes atmosféricos.

Gama muy numerosa de bandas bien

definidas y mínimos. Las bandas de absorción más útiles se localizan

en la sección más corta del infrarrojo.

Cuantitativo

Cualitativo

ANÁLISIS

Dispersiva

No dispersiva

Instrumentación

Prisma o rejilla

•Filtros de interferencia•Fuentes láser sintonizadas

Espejos por un solo ladoVidrio y cuarzo

Tipos

DESCRIPCIÓN DE LA APLICACIÓN DE LA TÉCNICA

Análisis espectrofotométrico en el rango UV – Visible de Análisis espectrofotométrico en el rango UV – Visible de una muestra.una muestra.

1. Selección de la longitud de onda máximo de absorción.

2. Variables que influyen en la absorbancia pH. Disolvente. Temperatura. Concentración electrolito. Sustancias interferentes.

3. Determinación de la relación entre la absorbancia y la concentración

recta de calibrado

ESTUDIO DE LA APLICACIÓN A UN MATERIAL ENCONTRADO EN

BIBLIOGRAFÍA.

OBJETIVOAPLICACIÓN

¿[Fe] en ppm de una muestra de agua?

λ = 480 nm

[Fe(H2O)5(SCN)]2+

forma un complejo conel ión tiocianato (SCN-)

Según la ley de Lambert - Beer

Relación lineal directa

Señal del equipo(absorbancia)

Concentraciónmetal

Fe (III)

Reacción:

Disoluciones Disoluciones patrón patrón

AbsorbanciaAbsorbancia

Disolución blanco 0,000

1 ppm 0,177

2 ppm 0,469

3 ppm 0,735

4 ppm 0,962

5 ppm 1,196

[Fe(H2O)6]3+ + SCN- [Fe(H2O)5(SCN)]2+ + H2O

3,94 ± 0,03 ppm

Recta de calibrado y = 0,2531x - 0,0515

R2 = 0,9971

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 1 2 3 4 5 6

Concentración de Fe(III)

A(A

bso

rban

cia)

Alícuotas Absorbancia [Fe3+ ] (ppm)

1 0,421 3,926

2 0,419 3,909

3 0,427 3,976