Espectrometría

Espectro electromagnético Radiación electromagnética: energía que se transmite a través del espacio en forma de ondas. Amplitud: distancia entre ondas,  Periodo: tiempo entre máximos y mínimos, p Frecuencia: número de oscilaciones por unidad de tiempo, v

Regiones del Espectro Electromagnético Tipo de espectroscopia Tipo de cambio cuántico Longitud de onda RMN Cambio de espín 10m – 100 cm REE 100 cm – 1 cm MO Cambio de orientación 1 cm – 10 0 μm IF Cambio de configuración 10 0 μm – 1000nm UV/Vis Cambio de distribución de electrones 1000nm – 10 nm RX 10 nm – 100 pm

Tipo de cambio cuántico Skoog 8ª edicíón

Espectrometría Espectrometría UV/Vis Espectrometría Infrarojo (IR) Espectrometría de Absorción Atómica (AA) 5

Espectrometría UV/Visible Espectrometría de fotones en las regiones ultravioleta(160 – 375 nm) y visible (375 – 700 nm) 6

Espectrometría de absorción Absorbe energía en forma de fotón E=hv E= energía del fotón H= constante de Planck (6.63x10-34Js r2 r1 Pierde energía en forma de fotón La energía del electrón es mayor cuanto mayor sea el radio De r2 → r1 se pierde energía en forma de luz, se emite un fotón De r1 → r2 se absorbe un fotón de energía, Neutrón Protón ( + ) Electrón ( - ) 7

Método de absorción E1 = hv1 E2 = hv2  2 1 Radiación incidente P0 Radiación emitida P 3 E2 1 E1 A E1 = hv1 E2 = hv2  2 1

Espectrometría UV/Vis Fundamento Los picos de absorción UV/Vis están estrechamente relacionados con el tipo de enlace. Esta restringida a un número limitado de grupos funcionales llamados cromóforos Herramienta útil para identificar grupos funcionales en una molécula. Determinación cuantitativa de compuestos que contienen grupos absorbentes.

Espectrometría UV/Vis Ley de Beer: Relaciona la concentración de una solución y la capacidad de transmitir una radiación monocromática A = abc A = εbc a = absortividad (L·g-1·cm-1) b = longitud interna de la celda (cm) c = concentración (mol, g·L-1) ε= absortividad molar, coeficiente de extinción molar( (L·mol-1·cm-1) 10

Espectrometría UV/Vis Po = 100 fotones 50 fotones = P Haz monocromático T = 0.5 = 50% T = P/Po y %T = 100T = 100(P/Po) A = log Po/P = -logT Po = Potencia radiante P = Potencia emergente T= Transmitancia A = Absorbancia 11

Espectrometría UV/Vis Efecto de la longitud de la celda sobre la transmitancia y absorbancia P0 1.0 P0 A3= 0.903 0.75 Transmitancia (P/P0) 0.5 0.0 0.45 0.9 Absorbancia A2= 0.602 P1= ½P0 0.25 A1= 0.301 P2= ¼P0 P3=1/8P0 0.0 A0= 0.0 1.0 2.0 3.0 cm 1.0 2.0 3.0 cm 12

Espectrometría UV/Vis Limitaciones de la ley de Beer Instrumentales: Fuente luminosa, Radiación policromática Sistema detector Concentración de analito. Absorbancia Concentración 13

Espectrometría UV/Vis Desviación química: Disociación/asociación del analito con el disolvente 430 nm Absorbancia Absorbancia 570 nm Concentración Concentración 14

Espectrometría UV/Vis Ejemplo: Encontrar T y A de una solución cuya concentración es 2.4 x 10-3 M cuya absortividad molar es de 313 L M-1 cm-1,en un a celda de 2.0 cm de paso de luz T = P/Po y %T = 100T = 100(P/Po) A = log Po/P = -log T A = εbc 15

Espectrometría UV/Vis Instrumentación básica 16

Espectrometría UV/Vis Fuente luminosa Lámpara de deuterio: Para la región UV (160 – 375 nm) Lámpara de Tugsteno: Para la región Visible/IR cercano (350 – 2500 nm) Lámpara arco de xenón: (200 – 1000nm)

Espectrometría UV/Vis Cubeta para muestra 1 cm Vidrios silicatos, plástico Vis (350 – 2000 nm) Cuarzo o sílice fundida UV (<350 nm) 18

Espectrometría UV/Vis Detectores Foto-tubo Cuerpo: vidrio o silice Fotocátodo: Cs, Cs/Sb Rango: 180 – 600 nm Fotomultiplicador Similar al foto- tubo Dinodo: Cs/Sb Rango: UV/Vis

Espectrometría UV/Vis Espectro de absorción: es un gráfico que muestra cómo varía A (є) al variar la longitud de onda 20

Espectrometría UV/Vis Especies absorbentes La absorción de las moléculas orgánicas dependerá de forma directa de los enlaces involucrados en dicha molécula Azo Alqueno

Espectrometría UV/Vis Especies absorbentes Absorción de compuestos orgánicos que contienen hetero-átomos no saturados Compuesto max H2O 167 CH3OH 184 CH3Cl 173 CH3NH2 215 (CH3)3N 227

Espectrometría UV/Vis Características de absorción de algunos cromóforos orgánicos Crómoforo Compuesto max (nm) є Alqueno C6H13=CH2 177 13000 Alqueno conjugado CH2=CHCH=CH2 217 21000 Alquino C5H11≡C-CH3 178 10000 Azo CH3N=NCH3 339 5 Nitro CH3NO2 280 22 Nitrato C2H5ONO2 270 12 Cromóforos: parte de una molécula capaz de absorber energía y emitir colores

Espectrometría UV/Vis Características de absorción de algunos aromáticos Compuesto Banda 1 max (nm) Banda 2 Benceno C6H6 204 256 Tolueno C6CH5 207 261 Fenol C6H5OH 211 270 Naftaleno C10H8 286 312 Estireno C6H5CH=CH2 244 282 24