Este documento describe los métodos espectroscópicos de análisis, incluyendo la espectrofotometría UV-visible. Explica que los métodos espectroscópicos miden la radiación producida o absorbida por especies atómicas o moleculares. También describe los componentes clave de un espectrofotómetro UV-visible como la fuente de luz, el monocromador, las celdas y el detector. Finalmente, explica brevemente cómo se realiza la lectura de muestras en un espectrofotó

1. INSTRUMENTACIÓN Y
METROLOGÍA
DOCENTE: Mg. TM. JOEL YARINGAÑO GONZALES
CORREO: d.jyaringano@upla.edu.pe
CEL: 951473107
SEMANA 9 –
ESPECTROFOTOMETRIA

2. Métodos que miden la radiación electromagnética que emana de la materia o
que interacciona con ella.
o ESPECTROSCÓPICOS
Se basan en la medida de la intensidad de los fotones (electrones e iones) en función
de la longitud de onda de la energía radiante (espectros) debida a transiciones entre los
estados de energía característica de los componentes de la muestra
 Pueden ser de tres tipos :
 De Absorción : La muestra se somete a una radiación y se determina la fracción
de radiación absorbida
De Emisión: La muestra se expone a una fuente que hace aumentar su
contenido energético en el estado de alta energía (excitado) y parte de la energía
en exceso se pierde en forma de radiación
 De Dispersión (Scattering): Se mide la fracción transmitida en todas las
direcciones a partir de la trayectoria inicial
o NO ESPECTROSCÓPICOS
Se basan en interacción entre la
radiación electromagnética y la materia
cuando la radiación es considerada
únicamente como una onda
Refracción
Refractometría
Interferometría
Polarimetría
Nefelometría
Turbidimetría
Dispersión
Difracción De Rayos X
Propiedades
ondulatorias
Métodos Ópticos

3. FUENTES DE
EXCITACIÓN
Energía
Térmica
Energía
Electromagnética
Choques con
partículas
Campos
magnéticos
MUESTRA A ANALIZAR
MEDIDA DE FOTONES ELECTRONES IONES
Espectrometría
óptica
Espectrometría
de electrones
Espectrometría
de masas
Dan lugar a la obtención de un espectro característico de los constituyentes de la
muestra que se produce como resultado de la excitación de los átomos o
moléculas con energía térmica, radiación electromagnética o choques con
partículas (electrones, iones o neutrones).
Métodos Espectroscópicos

4. INTRODUCCIÓN:
La espectroscopía es una ciencia que estudia las interacciones que suceden entre la radiación
y la materia.
Los métodos espectroscópicos de análisis miden la cantidad de radiación producida ó
absorbida por las especies atómicas o moleculares que se analizan.
Estos métodos también se clasifican de acuerdo con la región del espectro electromagnético
que se utiliza para hacer la medición.
Estas regiones son:
- Rayos gamma (ƴ)
- Rayos X
- Radiación UV
- Visible
- Rayos infrarrojos (IR)
- Microondas
- Radiofrecuencia (RF)

5. La radiación electromagnética es una forma de energía que se trasmite por el espacio a
velocidades muy altas. A la radiación electromagnética de la región UV/visible y en ocasiones
a la del IR, la llamamos luz, este término se considera adecuado solo a la radiación visible.
El modelo ondulatorio no explica satisfactoriamente los procesos asociados con la absorción y la
emisión de la energía radiante. Para entender estos procesos, es más conveniente considerar a la
radiación electromagnética como ondas de partículas ó paquetes discretos de energía llamados
fotones ó cuantos.
Propiedad de onda de un haz de radiación electromagnética
de una sola frecuencia. Onda polarizada en un plano que
propaga a lo largo del eje de las X. El campo eléctrico oscila
en un plano perpendicular al campo magnético. Si la
radiación no estuviera polarizada, se vería un componente
del campo eléctrico en todos los planos.

6. En la siguiente figura se muestra únicamente la oscilación del campo eléctrico,
la amplitud de la onda es la longitud del vector del campo eléctrico en el punto
máximo de la onda, mientras que la longitud de onda es la distancia entre los
puntos máximos sucesivos.
La amplitud es la longitud del vector del
campo eléctrico en el punto máximo de
la onda.
El período p de la onda es el tiempo
necesario para el paso de los sucesivos
máximos ó mínimos por un punto fijo en
el espacio. En cuanto a la frecuencia Ʋ
es el número de oscilaciones del vector
del campo por unidad de tiempo y es
igual a 1/ p.
Por último diremos que la longitud de onda ʎ es la distancia lineal entre dos
puntos sucesivos máximos ó mínimos de la onda.

7. Espectro electromagnético:
El espectro electromagnético abarca un intervalo muy amplio de energías (frecuencias) de longitudes
de onda.
Las divisiones se basan en los métodos que se precisan para generar y detectar las diversas clases de
radiación. La región visible del espectro que percibe el ojo humano (luz blanca) es muy pequeña si se
compara con otras regiones
espectrales. Los métodos espectro-químicos que utilizan no solo la radiación visible sino también la
ultravioleta e infrarroja se denominan métodos ópticos.
Esta terminología surge de las muchas características comunes de los
instrumentos utilizados para las tres regiones espectrales y de las similitudes que se observan en las
interacciones de los tres tipos de radiación con la materia.
Fotón: Partícula de luz que transporta una cantidad de energía igual a hv.

8. Regiones del Espectro electromagnético
Abarca un intervalo tan grande de longitud de onda, de frecuencia y de energía que
necesita una escala logarítmica.

9. Tipos de espectroscopia
Intervalo habitual de
longitudes de onda
Tipo de transición cuántica
Emisión de rayos gamma 0.005 – 1.4 Ǻ Nuclear
Absorción y emisión de
rayos X
0.1 – 100 Ǻ Electrones internos
Absorción UV de vacío 10 – 180 nm Electrones de valencia
Absorción y emisión
ultravioleta-visible
180 – 780 nm Electrones de valencia
Absorción infrarroja
Dispersión Raman
0.78- 300 μm Vibración de moléculas
Absorción de microondas 0.75 – 3.75 mm Rotación de moléculas
Resonancia de espín
electrónico
3 cm
Espín de los electrones en un
campo magnético
Resonancia magnética
nuclear
0.6 – 10 m
Espín de los núcleos en un
campo magnético
Métodos Espectroscópicos
Basados en la medida de la radiación electromagnética

11. METODOS ESPECTROSCOPICOS DE
ABSORCION
Absorbancia: Atenuación de los fotones a medida que atraviesan una muestra.
Espectro de absorbancia: Gráfica de la absorbancia de la radiación
electromagnética producida por la muestra en función de la longitud de onda.
Emisión: Liberación de un fotón cuando un analito recupera su estado de menor
energía desde un estado de mayor energía.

12. ABSORCION
- La absorción de radiación es un proceso en el que la energía electromagnética se transfiere a
los átomos, iones o moléculas que componen la muestra.
- La absorción provoca que estas partículas pasen de su estado normal a temperatura
ambiente a uno o más estados excitados de energía superior.
Conceptos importantes en la absorción:
Los métodos cuantitativos basados en la absorción requieren dos medidas de
potencia:
*una, antes de que el haz haya pasado a través del medio que contiene la muestra (P0), y
* otra, después (P).
La transmitancia y la absorbancia son dos términos que se utilizan ampliamente
en la espectrometría de absorción y se relacionan por la razón de P0 y P.
*TRANSMITANCIA
T = P/P0
%T = (P/ P0)x100
*ABSORBANCIA
A = -log P/P0
A = å b C
A = log P0/P

13. P : intensidad (potencia) de la radiación transmitida P0 : intensidad
(potencia) de la radiación incidente c : concentración molar de la
sustancia absorbente å : coeficiente de extinción molar (M-1cm-1)
b : espesor de la sustancia atravesada
Al contrario que con la transmitancia, la absorbancia de un medio aumenta cuando la atenuación del
haz se hace mayor.
Todo lo anterior se fundamenta en la siguiente ley:
Ley de Beer: Cuando un rayo de luz monocromática pasa a través de un medio absorbente, su
intensidad disminuye exponencialmente a medida que aumenta la concentración de la sustancia
absorbente en el medio, esto es:
log P0 /P = a·b·C

14. ESPECTROFOTOMETRO UV-VISIBLE

15. ESPECTROFOTOMETRO UV-VISIBLE
Este tipo de análisis fotométrico se realiza sobre numerosas especies químicas tanto orgánicas como
inorgánicas.
Las consideraciones a tener en cuenta antes de su realización son las siguientes:
 Selección de la longitud de onda: se necesita una longitud de onda que
produzca un pico de absorción para obtener así la máxima sensibilidad.
Esta longitud de onda dependerá de las condiciones de la muestra (pH, temperatura y
concentración).
 Limpieza y manipulación de las cubetas (celdas): se requieren celdas calibradas y de buena
calidad, para que la desviación del haz de luz y la absorbancia se realice de forma correcta. Hay
que evitar ralladuras, huellas dactilares, etc.
 Determinación de la relación entre absorbancia y concentración: mediante la toma de alícuotas de
una sustancia patrón que vayan aumentando de concentración progresivamente y midiendo su
absorbancia a una misma longitud de onda.
 Determinación de la relación entre absorbancia y concentración: mediante la toma de alícuotas de
una sustancia patrón que vayan aumentando de concentración progresivamente y midiendo su
absorbancia a una misma longitud de onda.

16. Componentes de un espectrofotómetro:
Los instrumentos incluyen cinco componentes:
- Fuente estable de energía radiante
- Recipiente transparente para contener la muestra.
- Dispositivo que aísla una región restringida del espectro para la medida.
- Detector de radiación que convierte la energía radiante en una señal utilizable
(generalmente eléctrica).
- Sistema de procesamiento y lectura de la señal (la señal detectada se
visualiza en escala de medida, pantalla, medidor digital, registrador).
Fuente
Monocromado
r
Celdas Detector

17.  Proceso de lectura de muestras:
- Seleccionar la longitud de onda.
- Se lee un blanco contenido en una celda calibrada, esto se realiza para
establecer el cero de absorbancia.
- La muestra se introduce en la cubeta calibrada.
- El aparato procede a la lectura de la absorbancia.
-La potencia de la fuente y del detector deben ser constantes durante el periodo de la
valoración.
COMPONENTES DEL ESPECTROFOTOMETRO:
1.- Fuente de luz: proporciona energía radiante en forma de luz visible o no visible.
- Tipos de lámparas:
 Lámparas de filamento de tungsteno: se utilizan para longitudes de
onda del espectro visible y el ultravioleta próximo. Son fuentes de un
espectro continuo de energía radiante entre 360-950 nm.
 Lámparas de filamentos de haluros de tungsteno: son de mayor
duración y emiten energía radiante de mayor intensidad.
 Lámparas de Hidrógeno y Deuterio: producen un espectro
continuo en la región ultravioleta entre 220-360 nm.

18.  Lámparas de vapores de Mercurio: Emiten un espectro discontinuo o espectro de líneas que se utilizan
para calibración de longitudes de onda, se emplean solo para espectrofotómetros.
Precauciones:
- Las subidas y bajadas bruscas de tensión producen sufrimiento de la lámpara y cambios en las lecturas de la
Absorbancia.
- La lámpara tiene una vitalidad limitada y se debe vigilar para
que funcione bien el aparato.
2. Rendija de entrada: tiene como función reducir al máximo la luz difusa y evitar que la luz dispersa entre en
el sistema de selección de longitud de onda.
3. Monocromadores. Pueden ser:
- Prismas: son fragmentos con forma de cuña de un material que permite el paso de la luz. Ej. De vidrio para
trabajar en el espectro visible o cuarzo para trabajar en el ultravioleta lejano.
- Redes de difracción: son un gran número de líneas paralelas situadas a distancias iguales entre sí y son
hendiduras sobre un vidrio o una superficie metálica. Cada una de estas hendiduras se comporta como un
pequeño prisma.

19. 4. Rendija de salida: tiene como función impedir que la luz difusa atraviese la cubeta de la muestra,
que provocaría desviaciones a la Ley de Beer.
5. Cubeta: es el recipiente donde se coloca la muestra para la medición. Pueden ser de distintos tipos y
tamaños (cuadradas, rectangulares, redondas). Suelen estar fabricadas en vidrio o en plástico.
6. Detector: Puede ser de dos tipos:
 Fotocélulas o células fotovoltaica
 Fototubos multiplicadores
7. Medidor: son sistemas de lectura de la Energía eléctrica que recoge el detector y que puede ser lectura
directa (se utiliza una célula fotovoltaica) o puede ser amplificadores de señal como en el caso del
fototubo multiplicador. Los actuales aparatos incorporan lectura digital y cálculos automáticos de
concentraciones con relación a las curvas de calibración.

20. Las cubetas o celdas se
construyen de materiales
transparentes a las radiaciones
UV/Vis tales como el cuarzo,
vidrio o plástico.
Cuando se trabaja con
longitudes de onda inferiores a
300 nm, las cubetas han de
ser de cuarzo o silicio fundido,
ya que las demás ejercen una
absorción importante.
Las cubetas de mayor calidad
se fabrican con una forma
rectangular, de forma que la
radiación golpee la célula
formando un ángulo de 90
para que las pérdidas por
reflexión sean mínimas.
Los tubos de ensayo cilíndricos
llegan a usarse en ocasiones en
instrumentos de haz simple.

21. TIPOS DE APARATOS:
-Espectrofotómetro de Haz simple:
es igual que la descripción dada para el espectrofotómetro en general. consta de los mismos
elementos.
Espectrofotómetro de doble haz en el espacio:
todos los componentes están duplicados, menos la lámpara y el medidor. Dos haces de luz pasan al
mismo tiempo por los distintos componentes separados en el espacio. Esto compensa las
variaciones de intensidad de luz y de absorbancia.
Espectrofotómetro de doble haz en el tiempo:
utilizan los mismos componentes que el espectrofotómetro de haz simple.
Dos haces de luz pasan por los mismos componentes pero no al mismo tiempo Emplean un “Chopper”
consistente en un interruptor rotativo del haz luminoso colocado a continuación de la rendija de salida. Un
sistema de espejos dirige la porción de luz reflejada por el “chopper” a través de una cubeta de referencia
yde ahí al detector común. El detector lee alternativamente el haz procedente de la muestra y el de la
cubeta de referencia. Esto compensa la variación de energía radiante.

22. Gracias!! Por su
atención……..