¿Qué es la fotometría?
¡Ha llegado el día! ¡Coge tu fotómetro y vamos a explorar el campo de la fotometría! Oh no, ¿no tienes fotómetro? De acuerdo, no se preocupe. Un fotómetro es una herramienta que se utiliza para medir la luz. Hay muchas palabras que contienen la palabra raíz «foto» y todas están asociadas con la luz. Por ejemplo, fotosíntesis es el término que se usa para describir cómo las plantas obtienen alimento de la luz, o un fotón es una partícula de luz, o una fotografía es una imagen hecha de una película sensible a la luz.
Quien haya nombrado estas cosas tenía un plan, porque foto proviene de la palabra griega para luz. Lo que nos lleva al campo de la fotometría , que es como se mide la luz.
Pero, ¿por qué diablos querrías medir la luz? Antes de profundizar en eso, veamos la fotometría y el espectro electromagnético con más detalle.
Fotometría y espectro electromagnético
Hace mucho tiempo, medíamos la luz con la mejor herramienta que teníamos: nuestros ojos. Por supuesto, esa no era una ciencia exacta, por lo que a alguien finalmente se le ocurrió un fotómetro, que puede medir la radiación electromagnética , que es energía que se puede encontrar en diferentes formas, desde rayos X hasta luz visible y rayos gamma.
Dado que la fotometría ha evolucionado a partir de lo que podía observar el ojo humano, muchos científicos creen que el campo de la fotometría solo abarca lo que el ojo humano puede observar en el espectro electromagnético, que es la luz visible. El término radiometría es la rama de la ciencia que se ocupa de la energía en el espectro electromagnético y algunos científicos han combinado los dos campos. Para simplificar, incluiremos los rayos ultravioleta e infrarrojos en nuestra discusión, así como la luz visible para la fotometría.
Los diferentes tipos de luz tienen diferentes longitudes de onda y los fotómetros funcionan al observar cómo un material refleja o absorbe esas longitudes de onda.
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Hay muchos fotómetros diferentes, pero la mayoría tienen fotorreceptores y / o fotodiodos: ambos pueden convertir la luz en una corriente eléctrica que se puede medir.
Algunos fotómetros están diseñados para funcionar en el rango de luz visible disparando luz blanca a una superficie y luego midiendo la luz que se refleja. Este tipo de fotometría se denomina fotometría de reflectancia. Pero también hay otros tipos de fotometría, donde se registra la cantidad de luz absorbida por una sustancia. Estos tipos se pueden utilizar en las partes ultravioleta, visible e infrarroja del espectro electromagnético.
Usos en química
La fotometría se puede utilizar en el laboratorio de química para medir la cantidad de material orgánico o inorgánico en una solución, y también se puede utilizar en el campo. Por ejemplo, la fotometría ayuda a los científicos a determinar qué tipo de contaminantes hay en el agua, desde metales pesados hasta pesticidas. O puede usarse para determinar qué tipo de nutrientes hay en el suelo. Incluso se puede utilizar en astronomía para determinar características de objetos lejanos como planetas o estrellas (fotometría infrarroja). Sin embargo, nuestro enfoque aquí será la química, así que vayamos a eso para ver cómo medir la luz puede ayudar a los químicos a identificar sustancias en una solución.
Imagina que tienes dos vasos de precipitados de líquido: el vaso 1 y el vaso 2. El vaso 1 está lleno de solutos, mientras que el vaso 2 no. Existe una ley llamada Ley de Beer-Lambert que establece que cuantos más solutos haya en una solución, más luz será absorbida por esa solución. Volveremos a esa ley en breve, así que manténgala en el fondo de su mente.
Si tomara una linterna y enviara un rayo de luz a través del vaso de precipitados 1, la luz que saldría por el otro lado sería más tenue porque la solución absorbería gran parte de ella. Sin embargo, el vaso 2 contiene menos solutos, por lo que esperaría que la luz que sale por el otro lado sea más brillante que la del vaso 1.
Pero, ¿qué sucede si necesita saber más sobre los solutos en su solución, como su concentración? Les traigo el espectrofotómetro que usa la tecnología de espectrometría y fotometría para determinar qué solutos hay en una solución. La parte del espectrómetro disparará un haz de luz a través de un prisma, que lo dividirá en longitudes de onda específicas.
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A partir de ese punto, se elige una determinada longitud de onda y se dispara a través de la muestra. A medida que la luz ingresa a la muestra, parte de ella se absorbe debido a los solutos en la solución, porque diferentes materiales absorben diferentes longitudes de onda de luz. La luz restante ingresa a un detector, que determinará cuánto fue absorbido por la solución.
¿Recuerda la Ley de Beer-Lambert de antes? La fórmula de Beer-Lambert usa la distancia que la luz tuvo que viajar (en este caso, nuestro vaso de precipitados), la concentración de la solución y la absortividad molar (la facilidad con la que una solución absorbe las longitudes de onda de la luz) para determinar la absorbancia. Ahora, recuerde, tenemos esta ingeniosa herramienta llamada espectrofotómetro que calculará la absorbancia por nosotros, por lo que podemos hacer algo de álgebra y usar la ley para ayudarnos a determinar cuántos solutos hay en una muestra.
Resumen de la lección
Un fotómetro es una herramienta que se utiliza para medir la luz y la fotometría es la forma en que se mide la luz. Los fotómetros pueden medir la radiación electromagnética , que es la energía que se puede encontrar en diferentes formas, incluidos rayos X, rayos gamma, luz ultravioleta y luz visible (entre otros). Específicamente, los fotómetros pueden medir de ultravioleta a infrarrojo en el espectro electromagnético, que incluye la luz visible.
La fotometría se utiliza en química para ayudar a identificar qué materiales se encuentran en las sustancias. Debido a la ley de Beer-Lambert , cuantos más solutos haya en una solución, más luz será absorbida. Esta ley ayuda a regular cómo funciona la fotometría en química. Específicamente, una herramienta llamada espectrofotómetro puede disparar una longitud de onda de luz específica a través de una muestra y luego determinar cuánto de eso se absorbió. Al determinar la absorbancia a través del espectrofotómetro, los químicos pueden utilizar la Ley de Beer-Lambert para determinar una incógnita, como la concentración de la solución.
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