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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACINUNIVERSIDAD POLITECNICA TERRITORIAL DE MERIDA KLEBER RAMIREZMRIDA. EDO MRIDAAutores:

Jonathan Reinoza

Renny Uzcategui

Erwin Reinoza

Espectroscopia ultravioleta-visible

Esta radiacin puede ser emitida por sustancias bajo condiciones de gran excitacin, como por ejemplo, altas temperaturas o descargas elctricas. La radiacin electromagntica al incidir sobre la materia puede sufrir los siguientes procesos:

Laespectroscopia ultravioleta-visibleoespectrofotometra ultravioleta-visible(UV/VIS) es unaespectroscopia de emisin de fotonesy unaespectrofotometra. Utilizaradiacin electromagntica(luz) de las regionesvisible,ultravioletacercana (UV) einfrarrojacercana (NIR) delespectro electromagntico.

La radiacin absorbida por las molculas desde esta regin del espectro provoca transiciones electrnicas que pueden ser cuantificadas.

La espectroscopia UV-visible se utiliza para identificar algunos grupos funcionales de molculas, y adems, para determinar el contenido y fuerza de una sustancia.

Se utiliza de manera general en la determinacin cuantitativa de los componentes de soluciones de iones de metales de transicin y compuestos orgnicos altamente conjugados.

Se utiliza extensivamente en laboratorios de qumica y bioqumica para determinar pequeas cantidades de cierta sustancia, como las trazas de metales en aleaciones o la concentracin de cierto medicamento que puede llegar a ciertas partes del cuerpo.

Principio Fsico

El principio de laespectroscopia ultravioleta-visibleinvolucra la absorcin deradiacin ultravioleta visible por una molcula, causando la promocin de unelectrnde un estado basal a un estado excitado, liberndose el exceso de energa en forma de calor. La longitud de onda ( ) comprende entre 190 y 800 nm.

La luz visible o UV es absorbida por los electrones de valencia, stos son promovidos a estados excitados (de energa mayor). Al absorber radiacin electromagntica de una frecuencia correcta, ocurre una transicin desde uno de estos orbitales a un orbital vaco.

Las diferencias entre energas varan entre los diversos orbitales. Algunos enlaces, como los dobles, provocan coloracin en las molculas ya que absorben energa en el visible as como en el UV, como es el caso del -caroteno.

Cuando un haz de radiacin UV-Vis atraviesa una disolucin conteniendo unanalitoabsorbente, la intensidad incidente del haz (Io) es atenuada hasta I. Esta fraccin de radiacin que no ha logrado traspasar la muestra es denominadatransmitancia(T) (T = I/Io). Por aspectos prcticos, se utizar laabsorbancia(A) en lugar de la transmitancia (A = -logT), por estar relacionadalinealmentecon la concentracin de la especie absorbente segn laLey de Beer-Lambert: A = lc ( : coeficiente de absortividad molar, l: camino ptico, c: concentracin de la especie absorbente).

EL ESPECTROFOTMETRO UV-Visible

Las muestras en solucin se ponen en una pequea celda de Si.Se utilizan dos lmparas: una de H o deuterio para la regin UV, y una de W / halgeno para la regin visibleSe utiliza tambin una celda de referencia que contiene slo solvente.La luz pasa simultneamente por la celda de muestra y la celda de referencia.El espectrmetro compara la luz que pasa por la muestra con la que pasa por la celda de referencia.La radiacin transmitida es detectada y el espectrmetro obtiene el espectro de absorcin al barrer la longitud de onda de la luz.Caractersticas del sistema

Caractersticas del sistema9

Elespectrofotmetroes un instrumento que permite comparar la radiacin absorbida o transmitida por una solucin que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia.Todas las sustancias pueden absorber energa radiante.

El vidrio, que parece ser completamente transparente, absorbe longitudes de onda que pertenecen al espectro visible; el agua absorbe fuertemente en la regin del IR. La absorcin de las radiaciones UV, visibles e IR depende de la estructura de las molculas, y es caracterstica para cada sustancia qumica. El color de las sustancias se debe a que absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y slo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbida.

Esta espectrofotometra utiliza radiaciones del campo UV de 80 a 400 nm, principalmente de 200 a 400 nm (UV cercano) y de luz visible de 400 a 800 nm, por lo que es de gran utilidad para caracterizar las soluciones en la regin ultravioleta-visible del espectro. Se rige por una ley muy importante: la ecuacin deBeer-Lambert.

1.- FUENTES DE RADIACINSu misin es la generacin de un haz de radiacin con suficiente potencia de salida y estabilidad para que se detecte y se mida con facilidad. Pueden ser CONTINUAS , que emiten radiacin que varia su intensidad en un amplio y DISCONTINUAS O DE LNEAS, que emiten un nmero limitado de lneas o bandas de radiacin, cada una de las cuales abarca un limitado . las lmparas de Hidrgeno o de Deuterio son las indicadas como fuentes de radiacin en el rango del UV (180 a 380 nm), La lmpara de tungsteno, se utiliza para la regin del visible(400 a 700 nm)FUENTES USADAS EN ESPECTROSCOPAFUENTE (nm)TIPO DE ESPECTROSCOPIACONTINUASLmpara de Hidrogeno/Deuterio160-380Absorcin molecular (UV)Lmpara de Wolframio 350-2200Absorcin molecular (Visible/IR cercano)Lmpara de Wolframio/Halgeno240-2500Absorcin molecular (UV/Visible/IR cercano)DE LINEASLmpara de Ctodo huecoUV-VisibleAbsorcin y fluorescencia atmicaLmpara de descarga sin electrodosUV-VisibleAbsorcin y fluorescencia atmicaLmpara de vapor metlicoUV-VisibleAbsorcin atmica, Fluorescencia molecular y RamanLmpara LASERUV-Visible-IRAbsorcin molecular , Fluorescencia molecular y Raman

COMPONENTES DE LOS INSTRUMENTOS ESPECTROSCPICOS

CONTINUAS

UVVisible/IR

Lmpara de DeuterioArco de XennLmpara de Wolframio1.- FUENTES DE RADIACINCOMPONENTES DE LOS INSTRUMENTOS ESPECTROSCPICOS

2) MONOCROMADORESDispersan la radiacin separando espacialmente las distintas de la luz policromtica proporcionando bandas de anchura pequea. Varan de forma continua y en un amplio y al mismo tiempo aslan una pequea banda de la luz policromtica.COMPONENTES: 1. Rendija de entrada2. Lente colimadora o espejo cncavo que produce un haz paralelo de radiacin3. Elemento que dispersa la radiacin en sus longitudes de onda individuales: prisma o red4. Elemento de enfoque de salida5. Rendija de salida

COMPONENTESY TIPOS DE MONOCROMADORESCOMPONENTES DE LOS INSTRUMENTOS ESPECTROSCPICOS


3) RECIPIENTES PARA LAS MUESTRASTodos los mtodos espectroscpicos , excepto los atmicos emplean un recipiente que contenga a la muestra. Reciben el nombre de celda o cubeta y se fabrican de :plstico o vidrio (para la regin Visible) slice fundido (cuarzo) (para la regin Visible y UV por debajo de 350 nm e IR hasta 3000 nm )vidrio de silicato para medidas entre 375 y 2000 nm (V e IR) NaCl para la regin del IRLa longitud mas comn en la trayectoria de las cubetas para Visible y UV, suele ser de 1 cm, aunque las puede haber menores o mayores.Hay cubetas acopladas a los sistemas de medidas continuas (FIA o HPLC), a travs de las cuales pasa el flujo de muestra.


RECIPIENTES PARA LAS MUESTRAS


Cubeta: disolucin de medida

Refrigerante: bao termosttico , Peltier cooler

Portacubetas


DETECTORES PARA ESPECTROSCOPATIPO (nm)DE FOTONESFototubos150-1000Tubos fotomultiplicadores150-1000Fotodiodos de Silicio350-1100Fotoconductores750-3000Clulas fotovoltaicas370-780TERMICOSTermopares600-20000Bolmetros600-20000Celdas neumaticas600-40000Celdas piroelctricas1000-20000

TEMA 3.- COMPONENTES DE LOS INSTRUMENTOS ESPECTROSCPICOSTIPOS DE DETECTORES : FOTNICOS Fototubos: emisin de electrones de una superficie slida fotosensible.Tubos fotomultiplicadores: superficies fotoemisoras que emiten una cascada de electrones provocada por electrones procedentes del rea fotosensible.Fotodiodos de silicio: los fotones aumentan la conductancia a travs de una unin p/n .Detectores de Fotoconductividad o diodos en fila : aumento de conductividad debido a la produccin de electrones y huecos en un semiconductor.Clulas fotovoltaicas o de capa-barrera: la energa radiante genera una corriente en la interfase entre una capa semiconductora y un metal TERMICOSTermopar o termopila: Una o varias parejas de metales diferentes entre los que se desarrolla una diferencia de potencial, cuando sus temperaturas son distintas.Bolmetro : un conductor (Pt o Ni) o semiconductor (xidos de Ni o Co), cuya R cambia en funcin de la temperatura.Celdas neumticas : Cmara cilndrica con gas Xenn con una membrana transparente y ennegrecida que al absorber IR se calienta y calienta el gas. El otro extremo es una membrana que se desplaza por la presin del gas al aumentar la temperatura, la cual se determina a partir de su posicin.Celdas piezoelctricas: Cristales de material piezoelctrico ( titanato de bario o sulfato de triglicina) situados entre dos electrodos (uno transparente al IR) se desarrolla un voltaje que pende de la temperatura, que se mide y se amplifica.

FOTOTUBOSEst formado por un ctodo semicilndrico y un nodo de filamento en una ampolla de cuarzo o vidrio donde se ha hecho el vaco. Entre los electrodos se aplica un voltaje y el material fotosensible del ctodo (generalmente xidos de metales alcalinos) emite electrones al ser irradiado : Efecto fotoelctrico. Debido al voltaje aplicado entre los electrodos, los electrones se dirigen al nodo, por el circuito fluye una corriente cuya intensidad es directamente proporcional a la intensidad de la radiacin que la provoca. Se emplea en UV-V (150-1000 nm)TUBOS FOTOMULTIPLICADORES. Es un fototubo con una superficie fotoemisora (ctodo fotosensible), y varias superficies adicionales que emiten una cascada de electrones cuando son alcanzadas por los electrones procedentes del rea fotosensible (dinodos)Al incidir cada fotoelectrn sobre la superficie del dinodo cada electrn acelerado produce nuevos electrones, que se aceleran hacia el dinodo 2, y as sucesivamente, amplificndose la seal.COMPONENTES DE LOS INSTRUMENTOS ESPECTROSCPICOS

FOTOTUBOTUBO FOTOMULTIPLICADOR

Algunos tipos de Espectrofotmetro UV-Visible

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Espectrofotmetro UV-VisibleUVmini-1240

Aplicaciones Estndar con Espectrofotmetro UV MiniModo fotomtrico para longitud de onda fijaCon el modo fotomtrico, Ud. puede medir la absorbancia o la transmitancia en la longitud de onda fija. Anlisis cuantitativo fijo usando el mtodo Factor-K puede tambin ser usado. Resultados son automticamente impresos o son mandados a la puerta RS-232C. Con varios posicionadores de celda opcionales o con configuracin sipper/auto-muestra, medidas continuas de muestras tambin es posible.Modo espectro para barrido de longitud de ondaCon ese modo estndar, Ud. puede lograr espectro UV-Visible completo de muestras de 190nm a 1100nm. Barrido repetido le permite a Ud. medir automticamente cualquier cambio espectral en todo el rango. Tambin disponible en la configuracin estndar, la funcin de procesamiento de datos espectral como plotar grfico y deteccin de picos / valles.Modo cuantificacin para anlisis de longitud simpleEste modo le permite a Ud. preparar curva de calibracin para determinaciones fciles de concentraciones de muestras desconocidas. Estn disponibles modos de uno, dos o tres longitudes de onda. Mtodos cuantitativos posibles de seleccionar incluyendo factor-K, curva de calibracin de un punto o multi-puntos . Ajuste de primero, segundo o tercero orden tambin son posibles de seleccionar.

ESPECTROFOTOMETRIA UV-VISTU 1800 Uv-Vis Spectrophotometer

El TU1800/1800S es el ms popular espectofotmetro de P-General. Su ptica adopta el sistema de medicin SPLIT-BEAN con un detector formado por dos fotodiodos de estado slido de alta sensibilidad. Las operaciones del instrumento estan controladas a travs de un microchip interno en conjunto con una pantalla de cristal lquido (LCD) y un teclado Soft-Touch con salida para impresora. Su compartimiento es para 8 celdas y adems posee una fuente de luz accesible.El TU1800/1800S efecta mediciones fotomtricas, mediciones espectrales y cuantitativas, es fcilmente operable con caracterstiCAS sobresalientes, Escaneo de longitudes de onda automtico entre 1100-200 nm., chequea automticamente la linea de base.

Identificacin de compuestos orgnicos e inorgnicos en disolucin.Determinacin de la concentracin de compuestos orgnicos e inorgnicos en disolucin.Mtodos turbidimtricos y nefelomtricos.Seguimiento de la cintica de procesos qumicos y bioqumicosAplicaciones

Aplicaciones 24

Ventajas y desventajas de un espectrmetro UV-VIS

La espectroscopia ultravioleta-visible o UV-vis, es un mtodo de deteccin con luz visible y longitudes de onda de luz adyacentes. Es un instrumento que utiliza una fuente de luz que pasa a travs de una cmara de muestra y detecta los iones metlicos y compuestos orgnicos. El espectrmetro UV-vis es una potente herramienta utilizada en muchos laboratorios. Hay una serie de ventajas y desventajas de utilizar este mtodo de deteccin.

Fuente de luzUn obturador de fuente de luz controla la cantidad de luz de una lmpara especializada que pasa a travs de la muestra. El obturador es el nico componente mvil de un espectrmetro UV-vis. La ventaja de este sistema reside en el diseo simple del instrumento. Sin embargo, no hay ninguna lmpara la que emita todas las longitudes de onda de luz necesarias para el anlisis. Por ejemplo, una lmpara de deuterio emite longitudes de onda de 180 nm a 370 nm, y una lmpara de tungsteno emite longitudes de onda de 315 nm a 900 nm. El cambio de lmpara es un proceso que consume tiempo.

CalibracinEstos espectrmetros requieren frecuentes calibraciones para mantener la exactitud y la precisin del instrumento. La eleccin del tipo de material a utilizar como calibrador requiere el conocimiento del tipo de muestra que se analiza. Sin embargo, el anlisis de muestra utilizando UV-vis es un proceso muy rpido en comparacin con otros mtodos de deteccin, tales como HPLC. Este anlisis rpido se logra slo a travs de la calibracin adecuada.

SensitividadLa tcnica UV-vis no destruye la muestra y tiene una alta sensibilidad para la deteccin de compuestos orgnicos. Sin embargo, la luz difusa puede ser un problema para los espectrmetros UV-vis. Esto puede ser causado por el usuario que intenta detectar la muestra usando un rango de longitud de onda demasiado ancho o por un diseo pobre del instrumento.

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