ESPECTROFOTOMETROS UV/VIS

Lic. Rodolfo M. OrozcoAnálisis Instrumental

Espectrofotómetros

* Los espectrofotómetros son aquellos instrumentos en los que se mide fundamentalmente la distribución espectral de energía radiante en las regiones espectrales: UV, VIS e IR (cercano hasta el medio)

* Estos instrumentos utilizan un complejo sistema óptico de selección de longitud de onda (monocromador).

• Estos instrumentos pueden seleccionar longitud de onda en forma continua y en algunos casos con precisión de décimas de nm. Por lo tanto, es posible obtener en forma continua el espectro de absorción de una molécula.

Clasificación

• Un solo haz

• Doble haz

• Multicanal

• Doble dispersión

• Longitud de onda dual

Componentes Básicos• Fuente de luz

• Monocromador

• Portamuestra

• Detector y Sistema de Lectura

Espectrofotometro de un solo haz

• Tipo de espectrofotometro más simple, se basa en la absorción de la luz al pasar un solo haz por la muestra a una longitud de onda especifica

• Este instrumento produce luz monocromática y la detecta después de atravesar la muestra de estudio

Componentes Opticos

• Utilizan lámparas intercambiables de wolframio, H2 ó D2

• Tubos fotomultiplicadore y redes de dispersión

• Unos utilizan dipositivos de salida digitales, otros diferentes medidores

• Los diseños ópticos de los instrumentos difieren por el fabricante

Fundamentals of modern UV-visible spectroscopy23Figure :

Conventional Spectrophotometer

Schematic of a conventional single-beam spectrophotometer

CARACTERISTICAS• Equipo sencillo y económico ($10,000)• Trabajan en la región Vis y otros en la región

UV/Vis (190/210 – 800/1000)• Producen anchos de banda de 2 - 8 nm.

DESVENTAJAS• Presencia de ruido de parpadeo de las fuentes y

detectores• Cambios de intensidad de la fuente y sensibilidad

del detector con la longitud de onda de trabajo

Espectrofotómetros de doble haz

• En este tipo de instrumento la radiación se divide en dos (Po similares) uno pasa por la muestra y el otro al blanco.

• Costo del equipo ($ 15000)• El doble haz realiza corecciones por:

– La intensidad de la fuente de luz– Sensitividad (respuesta) del detector– Transmisión del monocromador(estos factores cambian con la long. de onda)

Espectrofotómetro de doble haz

Instrumento de doble haz

Slit

Beam Chopper

Reference

Mirror Mirror

Semi-transparentMirror

TungstenLamp

Grating Photo-multiplier

Quartz Cuvette

Sample

Mirror

VENTAJAS• Resultados más confiables (Abs. diferencial de la muestra

y blanco)• Operan automaticamente, eliminan ajustes manuales

(ahorrando tiempo)

COMPONETES OPTICOS• Espejos giratorios: dividen el haz, ambos se juntan por un

espejo reticular que refleja uno y tansmite el otro.• Detector: recibe pulsosalternativos del haz de referenica y

de la muestra• Sistema de señales: compara la respuesta de los dos haces

y efectua la corrección.• Dispositivos que igualan la intensidad de los dos haces.

INSTRUMENTOS MULTICANAL

• Tienen pocos componentes ópticos (mayor rendimiento de la radiación)

• Obtención rápida de barrido y espectros (1s)• Se acoplan a diferentes ordenadores personales• Elevada relación S/N• Determinación simultánea de multicomponentes• Obención de espectros con barrido electrónico y

reproducibilidad de long. de onda (200 – 800 nm, UV/VIS/IR)

Espectrofotometro Multicanal

Componentes y Funcionamiento

• Lámparas intercambiables de deuterio y tungsteno

• El haz de luz depués de atravesar el la muestra se enfoca en la rendija de entrada y pasa a una red de reflexión holográfica

• El detector es de serie de diodos de silicio que consta de 316 elementos

• Costo = $15,000

Instrumentos de doble dispersión• Estos instrumentos mejoran la resolución espectral

y reducen la radiación parásita• Tienen dos monocromadores en serie (red o

prisma)• Trabajan en el rango de 185 a 3125 nm.• Producen resluciones de 0.07 nm• Luz parásita = 0.0008 % de Po.• A long. > 800 nm, utilizan detector de

fotoconductividad de sulfuro de plomo con lámpara de wolframio.

Componentes y Funcionamiento

• La radiación atraviesa la rendija de entrada 1, se dispersa en la red 1. Luego se dirige a la rendija de entrada 2 y se dispersa en la red 2.

• Al salir de la rendinja de salida 2, el haz se divide en dos (espejo obturador) uno atraviesa la muestra y otro la solución de referencia

• Se dirige hacia el detector para registrarse en la región de trabajo.

Instrumentos de longitud de onda dual

• Los espectros se obtienen de la derivada (1o, 2o, 3er orden de la Abs ó %T vrs. long. Onda

• Muestran detalles espectrales que se pierden en un espectro ordinario

• Mejoran la determinación de concentración de analito en presencia de interferentes

• No usan haz de referencia, peron pueden operar con el.• Dos haces de longitudes diferentes llegan alternativamente

a la muestra y al detector.• La diferencia entre señales alternas da una buena

aproximación a la derivada de las absorbancias • Equipo muy costoso

Espectro derivado

Espectros de absorción de la ampicilina sódica (a) la dicloxacilina sódica (b) y la mezcla (c). Observe la sobreposición de los espectros de (a) y (b) a 200 nm. (b) tiene una mayor absorción en todo la zona espectral utilizada, por lo que no podríamos realizar estudios cuantitativos ni una caracterización confiable.

EJEMPLO

Si obtenemos la primera derivada de los espectros (fig. 2) se aprecian diferencias, puesto que ya se empiezan a resolver mejor.

En la segunda derivada de los espectros se aprecia la estructura fina que nos permite diferenciar los puntos de cruce en cero para la ampicilina sódica en 248.8 nm y para la dicloxacilina sódica en 215.2 nm y 221.6 nm que nos sirven para realizar estudios cuantitativos.

Los mínimos definidos nos ayudan a su caracterización.