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Espectrometría

Espectro electromagnético

Radiación electromagnética: energía que se transmite a través del espacio en forma de ondas.Amplitud: distancia entre ondas, Periodo: tiempo entre máximos y mínimos, pFrecuencia: número de oscilaciones por unidad de tiempo, v

Regiones del Espectro Electromagnético

Tipo de espectroscopia

Tipo de cambio cuántico

Longitud de onda

RMN Cambio de espín 10m – 100 cmREE Cambio de espín 100 cm – 1 cmMO Cambio de orientación 1 cm – 10 0 μmIF Cambio de

configuración10 0 μm – 1000nm

UV/Vis Cambio de distribución de electrones

1000nm – 10 nm

RX Cambio de distribución de electrones

10 nm – 100 pm

Tipo de cambio cuántico

Skoog 8ª edicíón

Espectrometría UV/Vis

Espectrometría Infrarojo (IR)

Espectrometría de Absorción Atómica (AA)

Espectrometría

Espectrometría UV/Visible

Espectrometría de fotones en las regiones ultravioleta(160 – 375 nm) y visible (375 – 700 nm)

Neutrón

Protón ( + )

Electrón ( - )

La energía del electrón es mayor cuanto mayor sea el radio

r1r2

De r2 → r1 se pierde energía en forma de luz, se emite un fotón

De r1 → r2 se absorbe un fotón de energía,

Pierde energía en forma de fotón

Absorbe energía en forma de fotón

Espectrometría de absorción

E=hvE= energía del fotónH= constante de Planck (6.63x10-34Js

0

3

1E2

E1

E1 = hv1

E2 = hv2

Radiación incidente P0

Radiación emitida P

A

1

2

Método de absorción


Fundamento

Los picos de absorción UV/Vis están estrechamente relacionados con el tipo de enlace.

Esta restringida a un número limitado de grupos funcionales llamados cromóforos

Herramienta útil para identificar grupos funcionales en una molécula.

Determinación cuantitativa de compuestos que contienen grupos absorbentes.

Ley de Beer: Relaciona la concentración de una solución y la capacidad de transmitir una radiación monocromática

A = abc A = εbc

a = absortividad (L·g-1·cm-1)

b = longitud interna de la celda (cm)

c = concentración (mol, g·L-1)

ε= absortividad molar, coeficiente de extinción molar( (L·mol-

1·cm-1)



Po = 100 fotones 50 fotones = P

Haz monocromático T = 0.5 = 50%

Po = Potencia radiante

P = Potencia emergente

T= Transmitancia

A = Absorbancia

T = P/Po y %T = 100T = 100(P/Po)

A = log Po/P = -logT


1.0

0.75

0.5

0.25

0.0

1.0 2.0 3.0 cm

Transm

itanci

a (

P/P

0)

P1= ½P0

P2= ¼P0

P3=1/8P0

Efecto de la longitud de la celda sobre la transmitancia y absorbancia

Abso

rbanci

a0.

0

0.

45

0.9

P0

P0

1.0 2.0 3.0 cm

A0= 0.0

A1= 0.301

A2= 0.602

A3= 0.903

Limitaciones de la ley de Beer


Instrumentales: Fuente luminosa,Radiación policromáticaSistema detectorConcentración de analito.

Concentración

Abso

rban

cia

Desviación química: Disociación/asociación del analito con el disolvente


Concentración

Abso

rban

cia

430 nm

Concentración

Abso

rban

cia

570 nm

Ejemplo:Encontrar T y A de una solución cuya concentración es 2.4 x 10-3 M cuya absortividad molar es de 313 L M-1 cm-1,en un a celda de 2.0 cm de paso de luz


T = P/Po y %T = 100T = 100(P/Po)

A = log Po/P = -log T

A = εbc

Instrumentación básica


Fuente luminosa


Lámpara de deuterio: Para la región UV (160 – 375 nm)

Lámpara de Tugsteno: Para la región Visible/IR cercano (350 – 2500 nm)

Lámpara arco de xenón: (200 – 1000nm)

Cubeta para muestra

Cuarzo o sílice fundidaUV (<350 nm)

Vidrios silicatos, plástico

Vis (350 – 2000 nm)

1 cm


Detectores


Foto-tubo

Cuerpo: vidrio o silice

Fotocátodo: Cs, Cs/Sb

Rango: 180 – 600 nm

Fotomultiplicador

Similar al foto- tubo

Dinodo: Cs/Sb

Rango: UV/Vis

Espectro de absorción: es un gráfico que muestra cómo varía A (є) al variar la longitud de onda


Especies absorbentes


La absorción de las moléculas orgánicas dependerá de forma directa de los enlaces involucrados en dicha

molécula

AlquenoAzo

Especies absorbentes


Absorción de compuestos orgánicos que contienen hetero-átomos no saturados

Compuesto max

H2O 167

CH3OH 184

CH3Cl 173

CH3NH2 215

(CH3)3N 227

Cromóforos: parte de una molécula capaz de absorber energía y emitir colores


Crómoforo Compuesto max (nm) є

Alqueno C6H13=CH2 177 13000

Alqueno conjugado CH2=CHCH=CH2

217 21000

Alquino C5H11≡C-CH3 178 10000

Azo CH3N=NCH3 339 5

Nitro CH3NO2 280 22

Nitrato C2H5ONO2 270 12

Características de absorción de algunos cromóforos orgánicos


Características de absorción de algunos aromáticos

Compuesto Banda 1 max (nm)

Banda 2

max

(nm)

Benceno C6H6 204 256

Tolueno C6CH5 207 261

Fenol C6H5OH 211 270

Naftaleno C10H8 286 312

Estireno C6H5CH=CH

2

244 282

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