Alberto Fuentes Prego 2008

Ley de Lambert-BeerCuando una onda electromagnética de longitud de onda definida, incide sobre una sustancia, la fracción de la radiación absorbida, ignorando las pérdidas debidas a reflexiones y disipación, es una función de la concentración de la sustancia en la trayectoria de la luz y del espesor de la muestra.

Esta ley también es conocida como Ley de Beer o Ley de Beer-Lambert-Bouguer. Se trata de una ecuación matemática que relaciona la absorción de la luz, con las propiedades del material que es atravesado por esta onda.

De acuerdo con esta ley:

Donde:

A: Absorbancia o densidad óptica. IE: Intensidad de la luz emitida una vez atravesada la muestra. I0: Intensidad de la luz incidente. T: Transmitancia, cociente de intensidad emitida entre intensidad incidente. k: Absortibidad del medio o coeficiente de absorción. b: Camino óptico o ancho de la celda. c: Concentración de la substancia absorbente.

Ej: Espectómetro de emisión:

En la ecuación de Lambert-Beer podemos observar que existe una relación exponencial entre la transmisión de luz a través de la sustancia y la concentración de la sustancia, así como también entre la transmisión y el espesor de la muestra. Conociendo el espesor de la muestra y su coeficiente de absorción, midiendo la cantidad de luz transmitida podemos conocer la concentración de la sustancia.

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Limitaciones de la Ley de Lambert-Beer

A = k·b·c

Debido a causas reales: Se puede producir una desviación del comportamiento lineal, para disoluciones muy concentradas, más de 10-2 M la recta tendría una curvatura.

Por tanto, esta ley se lleva a cabo para concentraciones entre 10-6 – 10-2 M, son disoluciones diluidas, y por esto se dice que es una ley límite.

Incumplimiento de las premisas de la Ley: Las interacciones entre soluto y radiación producidas por mecanismos distintos a la absorción (dispersión de la luz, fluorescencia, emisión por resonancia) producen una disminución en la intensidad de la luz que se puede confundir en la medición pudiendo considerarse como absorción.

Falta de monocromatismo, esta limitación no es considerada siempre, si la radiación utilizada no absorbe una región del espectro en la que el absorbente presenta grandes variaciones de absorbancia en función de la longitud de onda. Las mediciones de absorbancia se hacen en las longitudes de onda que corresponden a los máximos de absorbancia, siempre que sea un pico ancho para que no haya variación de absorbancia en ese intervalo.

Interacciones entre los solutos absorbentes. Si tenemos una concentración superior de lo habitual de forma que entre lo solutos hay choques, hace que cambien las condiciones energéticas, por lo que la longitud de onda característica varía para la absorción. En disoluciones diluidas, las interacciones entre los solutos no se dan, por eso la ley dice que se trabaje con disoluciones diluidas.

Sección no uniforme, la ley de Lambert-Beer supone que todos los rayos atraviesan el mismo número de centros absorbentes. En el caso del cuerpo rectangular todos atraviesan el mismo número. Por esta razón las muestras deben ser de forma rectangular. Las circulares dan un cumplimiento aproximado de la ley.

Errores al aplicar la Ley:

o Errores instrumentales: La radiación parásita (o directa), y toda la radiación extraña que llega al detector sin pasar por la muestra, son el resultado de la dispersión y reflexión de las superficies ópticas del instrumento, debido a imperfecciones por ralladuras o roturas. Las reflexiones en el recipiente de la muestra deben evitarse limpiándolos con papel suave y trabajando siempre con recipientes idénticos. Estas desviaciones instrumentales son todas negativas, nos dan una absorción menor de la real.

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o Errores químicos: Alteraciones del equilibrio de las reacciones que provocan una alteración de la concentración del absorbente, pueden ser debidas al cambio de temperatura, fuerza iónica, etc. La existencia de otros equilibrios químicos, reacciones ácido-base, reacciones de precipitación, formación de complejos; modifican la absorbancia del absorbente. Las reacciones de formación de complejos pueden producir la dispersión de la radiación, también pueden modificar el color del absorbente. Las impurezas de los reactivos se pueden comprobar realizando un análisis en blanco.

o Errores personales: Se dan en la utilización y cuidado de los recipientes, deben de estar correctamente limpios, sin huellas y sin ralladuras. Deben evitarse los ácidos concentrados que pueden atacarlos, y se debe comprobar antes y después de la medida que no tengan burbujas ni partículas no disueltas que puedan producir dispersión de la luz. Otro error puede producirse en el control de la temperatura y el tiempo. La temperatura influye dependiendo de la reacción que sea. El tiempo se debe controlar cuando tenemos reacciones que tardan un tiempo en producirse y al cabo de un tiempo decaen. El orden de adición de los reactivos puede influir también en la obtención de la absorbancia.

La absorción es cuando una sustancia se introduce en la estructura de otra. Ejemplo: una esponja absorbe agua, entonces si cortamos la esponja en pedazos vamos a encontrar agua en todas partes de la estructura de la esponja La adsorción es un fenómeno superficial, la sustancia adsorbida no se introduce en el volumen del cuerpo, sino solo se adhiere a la superficie. No es que la sustancia se depositó en la superficie, como su fuera tierra que está sobre la mesa, sino que existe una verdadera fuerza de atracción que hace que esa partícula sea difícil de sacar. Los catalizadores de los autos, funcionan sobre este mecanismo, los gases de escape se adsorben sobre la superficie del catalizador y allí se descomponen químicamente, para después desorberse y seguir el camino hacia la salida del caño de escape.

Precisión se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella. Es importante resaltar que la

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automatización de diferentes pruebas o técnicas puede producir un aumento de la precisión. Esto se debe a que con dicha automatización, lo que logramos es una disminución de los errores manuales o su corrección inmediata. No hay que confundir resolución con precisión.

Exactitud se refiere a cuán cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadísticos, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacta es una estimación. Cuando se expresa la exactitud de un resultado, se expresa mediante el error absoluto que es la diferencia entre el valor experimental y el valor verdadero.

3. Principios Lambert

Un cuerpo que radia obedece a la ley de Lambert si su luminancia espectral energética es la misma para un elemento cualquiera de su superficie, y no depende de la dirección de emisión.

Beer La absorbancia de una sustancia o especie es directamente proporcional a la concentración de la misma. 4. Ley de Beer-Lambert

La Absorbancia de una especie en solución homogénea es directamente proporcional a su actividad óptica, longitud del paso óptico y su concentración. Es una relación empírica que relaciona la absorción de luz con las propiedades del material atravesado.

5. Diagrama de la absorción de un haz de luz atravesando una cubeta de tamaño l .

Esto se puede expresar de distintas maneras: 6. Limitaciones propias de la ley de Beer Limitaciones propias de la ley de Beer * Es una ley limite (<0.01 M) *A concentraciones mayores >0.01 M la distancia promedio entre las especies disminuye hasta el punto en que cada una afecta la distribución de carga de sus vecinas alterando la capacidad de absorción a una λ. * En soluciones de baja concentración del absorbente pero a concentraciones elevadas de otras especies (electrolitos), la gran proximidad de iones al absorbente altera (interacciones electrostáticas) la absortividad molar. Este efecto se reduce al diluir. 7. Industrias de pinturas Industria farmacéutica Industrias que tengan que ver con la medida de luz de sustancias coloreadas o incoloras. Distintos métodos de la espectrofotometría para química analítica. Aplicaciones de la ley de Lambert-Beer

BibliografíaClark, J. (s.f.). ChemGuide. Recuperado el 30 de Diciembre de 2007, de http://www.chemguide.co.uk/analysis/uvvisible/beerlambert.html

Sheffield Hallam University. (s.f.). Recuperado el 29 de Diciembre de 2007, de http://teaching.shu.ac.uk/hwb/chemistry/tutorials/molspec/beers1.htm

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Wikipedia. (s.f.). Recuperado el 28 de Diciembre de 2007, de Wikipedia: http://www.wikipedia.org