Espectrofotómetros: definición, usos y partes

¿Qué es un espectrofotómetro?

Un espectrofotómetro es un instrumento que mide la transmisión o absorción de luz a través de una sustancia de muestra. Obtener información de este instrumento sobre la cantidad de luz que atraviesa una muestra o es absorbida por ella puede ayudar a identificar la presencia de una sustancia en la muestra o la concentración de una sustancia en la muestra. Para usar un espectrofotómetro, el operador hace brillar un haz de luz en un prisma o monocromador. Este monocromador luego divide la luz en sus longitudes de onda componentes, y el operador elige una longitud de onda particular para pasar a través de una muestra que se mantiene en una cubeta o portamuestras. Después de que la luz pasa a través de esta muestra, es leída e interpretada por una pantalla digital, o pantalla de salida.

Diagrama esquemático del espectrofotómetro

Ley de Beer

El uso de un espectrofotómetro se basa en la Ley de Beer. La ley de Beer se expresa mediante esta ecuación:

A = Ebc

Dónde:

A = Absorción (sin unidades)

E = Epsilon, o absortividad molar, o coeficiente de extinción con unidades L mol -1

b = La longitud del camino de la muestra, o el ancho de la cubeta, en centímetros (cm)

c = concentración del compuesto en solución, en mol/L

Aquí, la absorción es directamente proporcional a la longitud del camino de la muestra o el ancho de la cubeta y también es directamente proporcional a la concentración de la muestra.

Para usar la Ley de Beer para determinar la concentración de una muestra, se prepara un gráfico usando soluciones estándar conocidas y luego la lectura de la muestra se coloca en este gráfico para determinar su concentración. Este método, sin embargo, asume una relación lineal entre absorción y concentración. Esto solo es válido para soluciones lo suficientemente diluidas o en el rango de dilución de la muestra. La lectura que se obtiene del espectrofotómetro es la Absorción, que luego se usa en la ecuación para determinar la concentración de la muestra, de la siguiente manera:

do = La/Mib

Epsilon, o E, se obtiene de otra información conocida.

Si bien algunos tipos de espectrofotómetros más modernos pueden funcionar de manera algo diferente a la aplicación directa de la Ley de Beer junto con un gráfico, la Ley de Beer sigue siendo el principio básico detrás de los espectrofotómetros.

Partes de un espectrofotómetro

Las partes del espectrofotómetro se unen para enviar una longitud de onda de luz elegida a través de una muestra de concentración desconocida. La longitud de onda que se elija dependerá de la muestra que se analice. Cuantas más moléculas de una sustancia determinada en la muestra absorban luz a una cierta longitud de onda, mayor será la concentración de esa sustancia en la muestra.

Para comenzar a operar el espectrofotómetro, el usuario debe asegurarse de configurar la longitud de onda y también configurar el “blanco”. Esta es una configuración que tiene en cuenta una cubeta llena con un líquido similar al que contiene la muestra, y su propósito es garantizar que la absorción de la cubeta y el líquido en sí no se sume a la absorción de la muestra solamente.

Fuente de luz

Hay dos fuentes de luz en un espectrofotómetro, que son la lámpara de tungsteno y la lámpara de deuterio o hidrógeno. La lámpara de tungsteno genera luz visible y las otras dos lámparas dan luz en el rango ultravioleta. La luz elegida será policromática, o compuesta por un rango de longitudes de onda. Esta luz se refleja y condensa mediante un espejo y una lente, y luego pasa al monocromador.

Monocromador

El monocromador hace exactamente lo que dice su nombre; es decir, produce luz de una sola longitud de onda. Esta es la longitud de onda elegida que se establece al comienzo del análisis de la muestra. Esto se hace con un prisma o una rejilla, dependiendo de la longitud de onda deseada.