Espectrometría UV-visible (II): El espectrofotómetro

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Un espectro UV-Visible es una medida gráfica del número de fotones de cada longitud de onda que una sustancia deja que se transmitan a su través cuando es irradiada con fotones de las regiones ultravioleta y visible del espectro electromagnético. El instrumento para realizar esta medida es el espectrofotómetro UV-Visible, cuyo modo de funcionamiento está esquematizado en la figura 5.5.

Fig. 5.5

En un equipo como el ilustrado en la figura 5.5 un monocromador va seleccionando los fotones procedentes de una fuente, de manera que en cada momento llegarán a la muestra solo los fotones de una determinada longitud de onda, λ (en realidad, de un intervalo muy estrecho de longitudes de onda). Un sistema de espejos permitirá que la radiación de esa longitud de onda pase al mismo tiempo por un blanco (que normalmente es el disolvente) y por la disolución de la muestra. Sendos detectores medirán la potencia de la radiación que sale del blanco, P₀, y de la muestra, P. El cociente P/P₀ es la fracción de potencia transmitida por la muestra y se llama transmitancia (T):

T = P/P₀                        [5.1]

La transmitancia se expresa en tanto por uno. Es igual a 1 si la sustancia disuelta no absorbe nada de radiación y 0 si la absorbe toda.

Una magnitud derivada de la transmitancia pero más útil es la absorbancia, A, definida como el logaritmo negativo de la transmitancia:

A = – logT                      [5.2]

La utilidad de la absorbancia radica en que su valor es directamente proporcional a la concentración de la especie absorbente, c, a través de la llamada ley de Beer:

A = ε l c                           [5.3]

En la expresión anterior l es la longitud del camino óptico (es decir, el espesor de la cubeta que contiene a la muestra) y ε es el llamado coeficiente de absorción molar, variable propia de cada sustancia que depende de la longitud de onda a la que se mide la absorbancia.

El equipo esquematizado en la figura 5.5 es de los llamados de doble haz porque dispone de dos compartimentos, uno para el blanco y otro para la disolución de la que se quiere obtener el espectro, a cada uno de los cuales llega la radiación de modo independiente gracias a un espejo especial. Pero son más comunes en los laboratorios los instrumentos de un solo haz. En ellos, el operador tiene que registrar primero el espectro del blanco y después el de la muestra, ya que estos equipos solo cuentan con un compartimento. Su sistema óptico es, lógicamente, más sencillo, y por eso son más baratos.

Por otra parte, existen dispositivos mucho más simples llamados fotómetros o colorímetros que no tienen monocromador, por lo que no pueden medir la absorbancia “en continuo”, sino solo a unas determinadas longitudes de onda que se seleccionan mediante filtros. Los colorímetros habituales vienen equipados con 6-8 filtros y no permiten medir en la región UV.

El espectro UV-Visible, como se ha dicho, es una representación gráfica de la cantidad de fotones que se absorben, expresada en términos de absorbancia, en función de la longitud de onda de dichos fotones. (También se puede representar la cantidad de fotones que se transmiten, el cuyo caso se obtiene el espectro de transmitancia). Como ejemplo, la figura 5.6 muestra el espectro UV-Visible de la tetrafenilciclopentadienona. Consiste en dos bandas, cada una correspondiente a una transición electrónica que se da en la molécula, una en la zona UV (centrada a 343 nm) y otra en la visible (a 512 nm).

Fig. 5.6

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