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CORTESIA DE : Electromédica Peruana S. A.División AnalíticaDpto. Espectroscopia
Espectroscopia en el Ultravioleta - Visible
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Espectroscopia.Medición e interpretación defenómenos de absorción,dispersión o emisión deradiación electromagnéticaque ocurre en átomos,moléculas u otras especiesquímicas. La absorción oemisión están asociadas alos cambios de estadoenergéticosdelaspartículas actuantes.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Espectroscopia Molecular.Se refiere exclusivamente a losfenómenosdeabsorción,dispersión o emisión, asociadosa especies moleculares. Estosfenómenos implican cambiosenergéticos a nivel de losorbitales de enlace en la capamas externa, y los patrones decambio en los estados detransición suelen ser de bajaenergía y de muy pocadiferencia entre ellos.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Radiación Electromagnética.-Es la Energía que setransmite por el espacioa enormes velocidades.Adopta muchas formas(Ejem. Luz, calor , RayosX, Radiación γ, UV, µW,etc.)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Características de la Radiación Electromagnética.- Longitud de Onda.Frecuencia.Velocidad.Amplitud.No necesita medio depropagación.Comportamiento Dual:Onda y Partícula
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Características de la Radiación Electromagnética.Modelo tipo onda:Presenta como parámetros ondulatorios: Amplitud (A), Periodo (P), Longitudde Onda (λ), Frecuencia (ν, 1/P).Longitud de Onda (λ )Amplitud (A)TiempoPPeriodo
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Energia.Cuando la Radiación Electromagnética interacciona con átomos ymoléculas ya no es posibles explicar sus atributos mediante la TeoríaOndulatoria y es mejor considerarla como partículas de energíallamadas “Fotones”.En este caso, se observa que la frecuencia de la radiaciónelectromagnética es proporcional a la energía del Fotón.La constante de Proporcionalidad se denomina “Constante de Planck(h)”. Cuantitativamente esta constante se relaciona con la frecuenciade la siguiente forma:E h.ν
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Energía.La Energía de los Fotones también se relaciona con la Longitud deOnda de la Radiación. Como la velocidad de la Luz puede medirsesegún la ecuación:c λ.νentonces, la energía de un Fotón puede calcularse a partir de lasiguiente ecuación:E (h.c)/λ(las unidades de energía pueden ser Ergios o Joule.seg)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Transformaciones de la Energía.Como indica el principio deconservación de la energía:“La suma de todas las formasde energía que ingresan a unamuestra debe de ser igual a laenergía que sale de ella, más laenergía que quede en elmaterial”.Losresultadosdelasinteracciones de un átomo omolécula con sus alrededores ycon la luz puede representarsepor la figura de la derecha.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Transformaciones de la Salida(luminiscencia,(Efecto Fotoeléctrico,Emision Termoelectrónica,Electrones Secundarios)emisión)kβTsalida(Perdida deenergia noradiante)La Energía penetra en el átomo ysale de el en forma de luz, calor yenergía cinética de partículascomo los electrones.Como la luz puede transformarseen calor, la longitud de onda dela luz emitida puede ser maslarga (de menor energía) que lalongitud de onda que excita alos átomos, y la energía restantese empleará para calentar elátomo y sus alrededores.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Espectro de la Radiación Electromagnéticaλ (m)10-1110-910-710-5Rayos γ10-310-110Ondas Hertzianas (radio,TV)MicroondasRayos XUltravioletaInfrarrojoVisibleVioleta400AzulVerde Amarillo500Naranja600Rojo700800 λ (nm)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.-No. Sin importar el métodoqueseempleeparaproducir cualquier longitudde onda específica oseleccionar una longitudde onda “única”, de unaamplia gama de longitudesde onda, lo más que sepuede hacer es aislar unIntervalo de Longitudes deOnda muy cercano al valordeseado.PotenciaEs posible separar radiación de una sola longitud de onda?Longitud deOnda NominalHH2Ancho deBandaespectralLongitud deonda (nm)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Y el termino “Luz Monocromática”?El termino “Luz Monocromática” (un solo Color), no significa que laradiación tenga una sola longitud de onda. Luz Monocromáticasignifica que la radiación presenta un ancho de banda espectralFinito.El intervalo de Longitudes de onda de la radiación, es el ancho deBanda?No. El intervalo de Longitudes de Onda se denomina “PurezaEspectral” y es una medida Cuantitativa del intervalo de Longitudesde Onda de la radiación. El ancho de Banda es un número que nosindica en forma cuantitativa el intervalo de estas longitudes de onda.El Ancho de Banda Espectral también se denomina “Ancho de Líneaespectral”.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.-PotenciaY . como se miden estos valores?Longitud deOnda NominalHH2Ancho deBandaespectralLongitud deonda (nm)La medición cuantitativa quese emplea es el Ancho de laBandaenelpuntointermedio entre la líneabase y el máximo (esto sedenomina “Ancho Total a laMitad de la Altura” o “AnchoTotal a la Mitad del Máximo”.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.En resumen, debe de recordarse que:1 Es posible producir radiación con un ancho de bandaangosto a determinadas longitudes de onda.2 Laintensidadluminosapuedemedirsecuantitativamente con un ancho de banda angosto.3 La longitud de onda puede modificarse de maneracontinua y sin saltos en determinados intervalos delongitud de onda. Este método se denomina “Barrido”(Scan en ingles).
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Que es la Rejilla Espectral y Ancho de Rejilla Espectral?La Rendija Espectral o también denominado “SLIT”, es un corte enuna barra de metal que permite el paso de luz desde la fuente hacia eldetector. Las rejillas se presenta en forma par (Slit de entrada y Slit desalida), y en la mayor parte de los instrumentos modernos controladospor PC, estas rendijas son intercambiables en forma automática adiferentes tamaños. La barra se Slit se controla mediante pulsos paraintercambiar posiciones, no tamaño de abertura. El ancho de Slit enestos instrumentos puede variar hasta en 5 tamaños de Slit.El Ancho de la Rendija Espectral es el tamaño de esta abertura, la cualse mide en nanómetros. El ancho de la rendija Espectral utilizadocomúnmente es de 1 nm, pero según la aplicación la rendija puede sermayor o menor tamaño (5 nm la mas alta y la mas baja de 0.1 nm).
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Cual es la relación entre el Ancho de Banda Espectral y el Ancho deRendija Espectral?Observe la figura de la parte inferior, en ella se observa la fuenteluminosa y la Rendija de Entrada y Salida de radiación. La radiaciónpasa atraves de la Rendija de entrada y luego se dispersa. Lasdiferentes longitudes de onda se propagan en diferentes ángulos, ysolo un estrecho intervalo de longitud de onda atraviesa la Rendijade Salida.Fuente LuminosaElementoDispersorSlit de EntradaDetectorSlit de Salida
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Cual es la relación entre el Ancho de Banda Espectral y el Ancho deRejilla Espectral?Las diferentes longitudes de onda sepropagan en ángulos diferentes, pero solo unestrecho intervalo de longitudes de ondapasan a través de la Rendija de Salida.Es evidente que el Ancho de la BandaEspectral depende del Tamaño de la Rendijade Salida.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Cual es la relación entre el Ancho de Banda Espectral y el Ancho deRejilla Espectral?Pero el ancho de la banda espectral tambiéndepende de la amplitud de la dispersión de laradiación y de la distancia entre el elementode dispersión y la rendija de salida. Para unancho de Rendija fijo, el ancho de la BandaEspectral, que pasa a través de la rendija desalida solo depende de la longitud de onda dela radiación.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Cual es la relación entre el Ancho de Banda Espectral y el Ancho deRejilla Espectral?A medida que la rendija es mas amplia, elpoder espectral que la atraviesa es mayor y elancho de banda espectral también aumenta.Siempre hay que tener en cuenta que cuandoseincrementalaPotenciaespectralempleando una rendija mas ancha, se reducela pureza del espectro.U
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Que es Resolución y Potencia de Resolución?“Potencia de Resolución” es el termino que se utiliza parareferirse a la capacidad del instrumento para separarlongitudes de onda.La “Resolución” se refiere a la separación entre laslongitudes de onda del espectro.La Potencia de Resolución se refiere al instrumento,mientras que la Resolución se refiere solo al espectro.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Que es Resolución y Potencia de Resolución? λPotenciaLa figura de la derecha nos daun ejemplo de la resolucióndedosradiacionesdelongitudes de onda cercanas.El ejemplo nos indica que elespectro obtenido presentauna resolución “X” con unvalle al 90%. Esto significaque se considera que lospicos están resueltos cuandola profundidad del valle es del90% de la altura de los dospicos iguales.Valle del 90%λ1λ2
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Medición de EspectrosLa medición de Espectros o “Scan” (rastreo), depende de maneraíntima tanto de la las propiedades espectrales de la muestra como delinstrumento que se emplea para la medición.En el instrumento, se dirige la mayor cantidad posible de radiaciónhacia un Monocromador de barrido. Este Monocromador enfocaradiación de diferentes longitudes de onda en forma continua yordenada (ascendente o descendente), sobre la muestra. Estasradiaciones son absorbidas emergen de la muestra hacia la rendijade salida y de allí al detector. El detector recibe la señal y latransforma a valores numéricos que la PC registra en forma ordenadaen una gráfica de Longitud de Onda vs. Energía radiante (Espectro deAbsorción).
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Medición de EspectrosProceso de Scanning:Fuente LuminosaCelda de MuestraElementoDispersorSlit de EntradaDetectorSlit de SalidaElectromédica Peruana S. A.División Analítica
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Medición de EspectrosY. Como varia el espectro con respecto al cambio de tamaño delSlit?Observe los siguientes encia(c)λλ
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Medición de EspectrosEl detector responde únicamente a la potencia luminosa total queingresa a el, y no efectúa una discriminación efectiva de longitudesde onda. Como resultado de ello, el detector saca un promedio de lapotencia que llega a todas las longitudes de onda que atraviesan elmonocromador.Detector
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Medición de EspectrosEn consecuencia , a medida que el monocromador barre a través de lalongitud de onda, y cuando el borde de la rendija llega al intervaloespectral del máximo, la potencia promedio que cae a el detectoraumenta.Esto se observa como una elevación en el nivel de potencia antes deque la longitud de onda nominal del pico definido llegue a la base delpico definido.Detector
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Medición de EspectrosCuando la longitud de onda nominal llega al sensor, este marca lamáxima potencia y se registra el máximo de absorción.Detector
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Medición de EspectrosCuando la Longitud de onda nominal del Pico definido llega al centrode la rendija parece que el punto mas alto (la potencia más alta) delpico se reduce, ya que el detector saca el promedio de la potenciamáxima y de los puntos que se encuentran a una potencia inferior aambos lados.Detector
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Medición de EspectrosCuando se optimiza el ancho de la rendija, el espectro se asemejamucho a la cubierta de absorción, como se muestra en la figura (a).Si se emplea una rendija más angosta, la menor potencia que llega aldetector implica que la contribución del ruido comienza a oscurecerel espectro (como se observa en la figura b).(a)PotenciaPotencia(b)λλ
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Medición de EspectrosA medida que la rendija se hace más ancha que el óptimo, el anchoespectral es mayor que el máximo definido y el pico agudo adquiereuna apariencia mas ancha y mas baja (como se puede ver en c y d).(d)PotenciaPotencia(c)λλ
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Que es la Espectrometría de Absorción?Es la parte de la Espectroscopia que se encarga de llevar a cabomediciones cuantitativas, midiendo la fracción de luz de unadeterminada longitud de onda que atraviesa por la muestraMuestraFuente LuminosaElementoDispersorSlit de EntradaDetectorSlit de SalidaSeñal
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Como se lleva a cabo el análisis por Absorción?Para llevar a cabo el análisis, se efectúan dos mediciones de lacantidad de luz absorbida:1) Se mide la cantidad de luz (a una longitud de onda elegida), quecae al detector al introducir un blanco al aparato (Potencia delHaz Po). Es decir, se mide la potencia de la energía cuando laconcentración de la muestra es igual a Cero.2) Se mide la cantidad de la luz cuando se colocan analitos omuestras de calibración (estándares) y se comparan con lamedición del blanco. Sea la Potencia de este Haz de energía iguala P.Se efectúan comparaciones entre la relación P/Po
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Como se lleva a cabo el análisis por Absorción?Hay tres términos distintos para expresar dicha proporción:Transmitancia.-T PPo% Transmitancia.-%T 100 x TAbsorbancia.-A - Log PPoA - Log T
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Absorbancia y Concentración.La Absorbancia de una muestra es proporcional a la cantidad total delmaterial que absorbe la luz incidente. Es decir:A axbxcEn donde:a Es una constante característica del material.b La longitud de la trayectoria que atraviesa la muestra.c La concentración del material que absorbe luz.Esta ecuación es conocida como la ley de Lambert - Beer
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Absorbancia y Concentración.Cuando la concentración “c” se expresa en Mol/L y la longitud en cm,la constante a pasa a ser el “Coeficiente de Extinción Molar, ε”. Laecuación pasa a ser entonces:A εxbxcEl Valor de ε depende de la longitud de onda de medición, por lo queε comúnmente debe de notarse con la longitud de onda de trabajo.Por ejemplo:ελ(nm) a 530 se escribe como ε530
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.Consideremos un bloque de materia absorbente (Sólido, Líquido oGas), como el que se muestra a continuación:PoPb
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.-Se observa que: El haz paralelo de radiación monocromática depotencia Po incide perpendicularmente a la superficiedel bloque. El haz de radiación atraviesa una longitud “b” delmaterial que contiene “n” partículas absorbentes(átomos, iones o moléculas). La potencia del haz disminuye a un valor P a causa dela absorción.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.Consideremos ahora una sección transversal del bloque del materialabsorbente (Sólido, Líquido o Gas), con un área “S” y un espesorinfinitesimal dx.PoSPdxb
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.-Se observa que: Dentro de la sección hay “dn” partículas absorbentes,cada una con una superficie de absorción fotónica decaptura inmediata. La proyección del área total de esta superficie decaptura dentro de la sección se designará como “dS”. La relación entre el área de captura y el área total estadada por dS/S. Esta relación representa la probabilidadde captura de fotones dentro de la sección.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.-De las observaciones se desprende que: La potencia del Haz Px que ingresa en la sección esproporcional al número de fotones por cm2-seg. dPx representa la cantidad de fotones por segundo,eliminados dentro de la sección. Entonces la fracción de fotones absorbidos puederepresentarse como: - dPx/Px. Esta relación es igual a laprobabilidad media de captura. El signo menos deltérmino, indica que P experimenta disminución.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.-De esta forma, podemos deducir que:dSdPx PxS. (1)Pero como dS representa la suma de las áreas de capturade las partículas dentro de la sección, esta debe de serproporcional al número de partículas:dS α.dn . (2)Donde dn es el número de partículas y α es una constantede proporcionalidad, que puede denominarse “SecciónTransversal de Captura”.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.-Combinando las ecuaciones (1) y (2) tenemos:dPx α.dn PxSIntegrando la ecuación desde Po a P, obtendremos:α.nP- Ln PoS
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.-Convirtiendo la fracción en logaritmos de base 10 einvirtiendo la ecuación para cambiar el signo, obtenemos:LogPoP α.n. (3)2.303SDonde n es el número total de partícula dentro delbloque.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.-El área de la sección transversal S puede expresarse entérminos de volumen V del bloque en cm3 y de sulongitud “b” en cm. De esta forma:VS b. (4)Sustituyendo la ecuación (4) en (3), obtenemos:LogPoP α.n.b2.303V. (5)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matematico de la Ley de Lambert - Beer.-Pero la relación n/V tiene unidades de concentración(número de partículas por cm3) y puede convertirse enmoles/Litro utilizando el número de Avogadro:n partículasNúmero de Moles 6.023 x 1023 partículas/moln MolNúmero de Moles 6.023 x 1023
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.-Transformando a concentración en Moles/Litro:Concentración Concentración n6.023 x 10231000.n6.023 x 1023Mol x1000 cm3/LV cm3Mol/L . (6)Combinando la ecuación (6) en (5), obtenemos:LogPoP 6.02 x 1023(α.b)2.303 (1000)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleConceptos Básicos.Aspecto Matemático de la Ley de Lambert - Beer.-Finalmente, si agrupamos todas las constantes de laecuación como un solo término (ε), obtendremos:LogPoP ε.α.bEn otras palabras:Absorbancia LogPoP ε.α.b
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.Que es un Espectrofotómetro UV - Visible?Es un instrumento óptico quepresenta la capacidad de“resolver”radiacionesdediferentes longitudes de onda,dentro del Rango Ultravioleta yVisible.Este rango, por lo general seencuentra dentro de los valoresde 190 a los 1100 nm.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?Un Espectrofotómetro UV - Visible presenta los siguientescomponentes: Fuente de Radiación. Celda de muestra y Compartimiento de Muestras. Lentes, Espejos y el Sistema Monocromador Detector y Pre - amplificador. Pantalla de datos. Procesador de Datos o Computadora Personal. Periféricos de Salida de datos.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?Fuente de Radiación.Los Espectrofotómetros UV - Visible por lo general constan dedos fuentes de radiación:* La Lámpara de Tungsteno - Halógeno* La Lámpara de Deuterio icasdeconstrucción y trabajo. El uso de una de ellas o de las dos(simultanea o alternadamente), dependen básicamente del analitobajo estudio y del rango de observación que ha de realizar el analistapara su trabajo.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?Fuente de Radiación.La Lámpara de Tungsteno Halógeno:UtilizanunFilamentohechodeTungsteno, presentan ventanas de salidade radiación hechas de cuarzo, elinterior de las lámparas se encuentranrellenas con una pequeña cantidad deHalógeno en fase vapor (por lo generalYodo o Bromo). Están completamenteselladas. Cuando el filamento deTungsteno se calienta, este se sublima yen presencia del Halógeno inicia el“Ciclo Halógeno”.Pared de la Lámpara(Cuarzo)W nXWXnWWXnFilamento deTungstenoWXnW Tungsteno.X Halogeno.nXEl ciclo Halogeno se expresa mediantela siguiente ecuación:Lámpara a alta TemperaturaW nXLámpara a baja TemperaturaWXn
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?Fuente de Radiación.La Lámpara de Tungsteno Halógeno:El rango útil de trabajo de estas lámparas empieza desde los 345 nm y termina enlos 1200 nm. Presentan tiempos de vida mayores en un 50% más que las lámparasconvencionales y su brillo es 75% mayor.El Filamento de Tungsteno serompe500La intensidad de la lámpara no decrece debido a que la superficieinterna de la lámpara no se recubre de TungstenoIntensidadIntensidadLa intensidad baja debido a que la superficieinterna de la lámpara se recubre de Tungsteno.Tiempo(Horas)El Filamento de Tungstenose rompe2000Tiempo(Horas)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?Fuente de Radiación.La Lámpara de Deuterio:IoLámpara de DeuterioIntensidadEstas lámparas presentan unaventana de Transmisión hecha decuarzo y se encuentran rellenas conDeuterio en su interior. El rango detrabajo de estas lámparas partedesde los 180 hasta los 400 nm.Estas lámparas presentan la ventajade poseer un espectro continuo eneste rango y dos líneas de emisiónmuy fuertes a 486.0 y 656.1 nm, lascuales se utilizan frecuentementepara verificar la performance de losinstrumentos.Io/2Io/4500500Tiempo(Horas)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?Fuente de Radiación.La Lámpara de Deuterio y la Lámpara de Tungsteno - HalógenoLa intensidad de la lámpara no decrece debido a que la superficieinterna de la lámpara no se recubre de TungstenoIntensidadEl Filamento de Tungsteno serompeEl Filamento de Tungstenose rompeTiempo(Horas)5002000IoIntensidadIntensidadLa intensidad baja debido a que la superficieinterna de la lámpara se recubre de Tungsteno.Lámpara de DeuterioIo/2Io/4500500Tiempo(Horas)Tiempo(Horas)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?El Sistema Monocromador.Es un conjunto de elementos ópticos que se encarga de separar yseleccionar la radiación de la longitud de onda analítica bajo estudio.En otras palabras, el Monocromador es la parte del que dispersa laradiación Policromática, para seleccionar un solo tipo de radiación.Un Monocromador presenta los siguientes elementos ópticos: Lentes y Espejos. Ranuras de Entrada y Salida (SLIT). El Dispersor (Filtro, Prisma o Rejilla de Difracción).
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?Lentes y Espejos.Por lo general estos lentes están hechos de un material plásticorecubiertos por un baño de Plata o de cualquier otra superficiealtamente reflectante. Los lentes son Biconvexos y por lo generalse encuentran por pares, ubicados a la entrada y salida deradiación, (antes de la muestra y después de ella). La principalfunción de los Lentes es la de enfocar la radiación hacia diferentespartes del instrumento (Celda de muestra, Monocromador,Detector).Ya que los espejos y lentes presentan casquetes esférico, estosdeben presentar corrección para la aberración en su construcción.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?El Sistema Monocromador.Ranuras de Apertura.Las Ranuras de apertura (Slit) sonespacios vacíos muy finos ydiscretos que permiten el paso deunhazderadiaciónmonocromática. Estas Ranuras deEntrada no solo permiten el pasode radiación monocromática devalores discretos, si no quetambién impiden el paso deradiación de diferentes longitudesde onda que no se deseen para elanálisis.Radiación de540 a 560 nm5 nmRadiación de550 2.5 nmRadiación objetivo: 550 nm
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?El Sistema Monocromador.-PotenciaRanuras de Apertura.-5nm50 nmλIdealmente, el tamaño del Slit seselecciona para que sea la décima partedel ancho del pico de interés. Este valorse toma debido a que el haz deradiaciónqueemergedelmonocromador no es 100% puro (lalámpara de Tungsteno emite radiaciónen todo el rango). En realidad, laradiaciónqueemergedelmonocromador es de un determinadorango de longitudes de onda muycercanos al valor deseado.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?El Sistema Monocromador.-El ancho de la banda espectral a lamitad de la altura de la radiación demás alta energía se denomina “AnchoMedio” de la banda espectral. LaAbsorbancia depende de este AnchoMedio ya que la Absortividad Molar(en la ley de Lambert y Beer), dependede la longitud de onda. Por ejemplo,las longitudes de onda presentes enun haz de radiación de 500 nm con unancho de banda de 2 nm oscila desdelos 498 a los 502 nm, pero el AnchoMedio de la Banda es de 1 nm (esdecir 499 a 501 nm a lo más).Energía de la RadiaciónRanuras de Apertura.-Ancho Medio deBanda Espectral(1 nm)1/2498500502Rango de radiación que pasapor el Slit de salidaλ (nm)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.-AbsorbanciaDe que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?El Sistema Monocromador.Ranuras de Apertura.Ancho Medio de 100 nmComo se escoge el valor del Slit delinstrumento?Por lo general se toma la décima partedel valor del ancho medio de la bandaespectral del analito. Si el ancho delSlit es demasiado estrecho laradiación que emerge de ella puedeno tener la energía suficienteoriginando altos niveles de ruido yuna muy baja precisión fotométrica,como se observó en una de lasdiapositivas mostradas.11/2450500550λ (nm)
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?El Sistema Monocromador.Ranuras de Apertura.Relación entre el ancho de la banda espectral y la altura real del pico espectral.14 nm1/22 nm1/41 nmAncho de Banda :1Ancho de Banda :1/2Area:1Area:1/4Ancho de Banda :Area:1/41/16Energía:1Energía:1/4Energía1/16:
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?El Sistema Monocromador.Elemento Dispersor.Es la parte del Monocromador que separa la radiación Policromática en suscomponentes mas simples en rangos de longitud de onda estrechas.Existen 3 tipos de elementos dispersores utilizados en los espectrofotómetrosUV/Visible, los cuales son: Filtros de Interferencia. Prismas de Cuarzo. Rejillas de Difracción.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?El Sistema Monocromador.Elemento Dispersor.Filtros de Interferencia:Los Filtros de Interferencia sonplacas de vidrio (simples o encombinación), que se encuentranrecubiertas con sustancias coloranteso pigmentos que absorben radiaciónendeterminadosrangosdelongitudes de onda, dejando pasarsolo bandas estrechas de radiación.Otro tipo de filtros se construyenintercalando una placa de cuarzo yuna de un gel que contiene elcolorante de absorción, seguida deotra placa de vidrio empapada en otrocolorante o pigmento.Gel con AbsorbentePlaca de CuarzoPlaca de Cuarzocon Absorbente
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?El Sistema Monocromador.Elemento Dispersor.Filtros de Interferencia:De esta forma, pueden separase rangos estrechos delongitudes de onda, y seleccionando el filtro adecuadopuede trabajarse en rangos específicos. Esta selecciónse hace más fácil aun, ya que solo 5 tipos de filtroscubren la mayor parte de las aplicaciones cuantitativas.Pero, por lo general, el Ancho de la banda espectral quese obtiene con este tipo de sistemas es de 30 a 50 nm.
Espectroscopia en el Ultravioleta - VisibleInstrumentación.De que consta un Espectrofotómetro UV - Visible?El Sistema Monocromador.Elemento Dispersor.Ventajas y Desventajas de usar Filtros de InterferenciaLas principales ventajas que presenta este elemento dispersor son: No requieren de montajes ni sistemas mecánicos complicados para laselección de la longitud de onda de trabajo. Debido a que no utilizan Ranuras de entrada y salida, la potencia del haz queemerge del filtro es alta.Las principales desventajas que presenta este elemento dispersor son: No pueden obtenerse ancho de banda estrechos. No permite realizar lecturas a dos longitudes de onda en forma simultanea.
Espectroscopia en el U
Espectroscopia en el Ultravioleta -Visible. Conceptos Básicos.-Medición de Espectros. El detector responde únicamente a la potencia luminosa total que ingresa a el, y no efectúa una discriminación efectiva de longitudes de onda. Como resultado de ello, el detector saca un promedio de la
