Un espectrofotómetro es un instrumento analítico importante que se encuentra en muchos laboratorios de química y biología. Esta herramienta versátil mide la interacción entre la luz y la materia., Proporcionar información cuantitativa valiosa sobre muestras. Pero, ¿qué hace exactamente un espectrofotómetro?? ¿Cómo funciona?? ¿Y para qué puedes usarlo?? Esta guía explicará los principios clave detrás de la espectrofotometría y cómo usar correctamente estos dispositivos.
¿Qué es un espectrofotómetro??
Un espectrofotómetro es un instrumento óptico diseñado para medir la transmisión o absorción de luz que pasa a través de una muestra. Puede determinar cuánta luz es absorbida por una solución química a diferentes rangos de longitud de onda.
Los componentes clave de un espectrofotómetro básico son:
- Fuente de luz: Genera el haz de luz aplicado a la muestra. Las fuentes comunes incluyen halógeno de tungsteno, deuterio, lámparas de xenón, y LED.
- Monocromador: Contiene una rejilla de prisma o difracción que separa la luz policromática en diferentes longitudes de onda.
- Selector de longitud de onda: Filtra la luz para transmitir solo una banda estrecha de longitudes de onda.
- Compartimento de muestra: Alberga la cubeta que contiene el líquido de muestra.
- Detector: Mide la intensidad de la luz que pasa a través de la muestra. Fotodiodos, tubos fotomultiplicadores, y los fotorresistores son detectores típicos.
- Mostrar: Muestra los datos de absorción, a menudo en unidades de porcentaje de transmitancia o absorbancia.
Los espectrofotómetros permiten un análisis cuantitativo de muestras basadas en su interacción con la luz. Pueden identificar sustancias, determinar concentraciones, y evaluar las propiedades de la muestra.
¿Qué mide un espectrofotómetro??
Los espectrofotómetros proporcionan dos medidas principales:
Transmitancia
Esta es la cantidad de luz que pasa a través de una muestra, expresado como un porcentaje. Si una muestra transmite 80% de la luz, tiene una transmitancia de 80%. La transmitancia depende de la longitud de onda.
Una mayor transmitancia significa que pasa más luz. Las soluciones transparentes tienden a tener alta transmitancia. Las muestras que absorben opacos transmiten menos luz y tienen una transmitancia más baja.
absorbancia
La absorbancia mide cuánta luz absorbe la muestra. Se basa en la transmitancia utilizando la ecuación:
A = -log t
Donde a es absorbancia y t es transmitancia. La absorbancia no tiene unidades. Los líquidos que absorben la luz tienen altos valores de absorbancia. Las muestras de absorción débil dan lecturas de baja absorbancia.
Midiendo cómo la transmitancia y la absorbancia varían con diferentes longitudes de onda, El espectrofotómetro produce un espectro de absorción para la muestra. Este espectro actúa como una huella digital molecular para identificar analitos.
¿Cómo funciona un espectrofotómetro??
Los espectrofotómetros operan en el principio de que las diferentes sustancias absorben y transmiten luz de manera diferente a varias longitudes de onda. Aquí hay una descripción general del proceso de medición:
1. Generar luz
La fuente de luz emite un amplio espectro de luz.. Las fuentes ópticas comunes incluyen lámparas incandescentes para lámparas de arco de luz o deuterio visible e infrarrojo cercano para longitudes de onda ultravioleta.
2. Seleccionar longitud de onda
El monocromador selecciona una banda estrecha de longitudes de onda para pasar. Los monocromadores comunes tienen prismas o rejillas de difracción para dispersar la luz.
3. Pasar luz a través de la muestra
El haz de luz monocromática se transmite a través de la muestra contenida en una cubeta de cuarzo transparente. La muestra absorbe cierta energía.
4. Detectar la luz transmitida
Un fotodetector mide la cantidad de luz que pasa a través de la muestra. Los fotodiodos y los tubos fotomultiplicadores son detectores típicos.
5. Medir absorbancia
La relación de intensidad de luz transmitida a la luz incidental proporciona el porcentaje de transmitancia. Esto se convierte en un valor de absorbancia y se muestra.
6. Longitudes de onda de escaneo
Pasos 2-5 se repiten automáticamente en un rango de longitudes de onda para producir el espectro de absorción.
Midiendo la absorbancia a diferentes longitudes de onda, la composición, concentración, y las propiedades de la muestra se pueden determinar.
¿Para qué se usa la espectrofotometría??
La espectrofotometría se ha convertido en una técnica analítica esencial utilizada en muchos campos:
- Química: Identificación de compuestos, Análisis de cuantificación, Evaluación de reacciones
- Bioquímica: Proteína, enzima, y ensayos y análisis de ADN
- Microbiología: Mediciones de densidad celular, estudios de crecimiento
- Industria: Control de calidad, Monitoreo de procesos de fabricación
- Medicamento: Química clínica, pruebas de diagnóstico
Algunas aplicaciones comunes de los espectrofotómetros incluyen:
- Medición de la concentración de solución utilizando la ley de Beer
- Evaluación de la pureza de los productos farmacéuticos
- Análisis de alimentos y bebidas
- Monitoreo de procesos industriales
- Determinar la cinética química
- Cuantificación de ADN y proteínas
- Identificación de patógenos y toxinas
- Pruebas de diagnóstico clínico
La espectrofotometría proporciona rápido, asequible, y análisis cuantitativo sensible de muestras en diversos campos.
Cómo usar un espectrofotómetro
El uso de un espectrofotómetro correctamente es vital para resultados precisos. Aquí hay algunas pautas clave para usar espectrofotómetros:
Preparar muestras
- Asegúrese de que las muestras estén completamente disueltas y homogéneas.. Filtrar o centrifugarse para eliminar cualquier partícula.
- Usar cuvettes de cuarzo, emparejado con la longitud de la ruta de luz especificada. Limpie a fondo y maneje con cuidado.
- Prepare un blanco que contenga solo el solvente como referencia. Cero o línea de base correcta usando el blanco.
Seleccionar longitudes de onda
- Elija longitudes de onda donde la muestra absorba la luz para la detección. Escanear en un rango para identificar los máximos picos de absorción.
- Evite las regiones donde la muestra no absorbe para las mediciones. Esto desperdicia energía de la luz.
Seguir procedimientos
- Lea y siga todas las instrucciones del instrumento. Los espectrofotómetros tienen diferentes marcas, modelos, software, y accesorios.
- Desarrollar y validar procedimientos operativos estándar detallados para resultados repetibles.
Analizar datos
- Asegure la calibración adecuada utilizando estándares de referencia. Crear curvas de calibración si es necesario.
- Mediciones múltiples promedio para la precisión. Use el análisis estadístico para determinar la precisión.
- Corrija cualquier interferencia de fondo de solventes o cuillas.
Con entrenamiento y experiencia, Los investigadores pueden aprovechar completamente los espectrofotómetros para un análisis de muestra cuantitativa confiable.
Tipos de espectrofotómetros
Hay varios tipos diferentes de espectrofotómetros utilizados en laboratorios.:
Espectrofotómetros UV
- Medir la absorción de la luz en rangos ultravioleta y visibles (~ 200-800 nm)
- Use lámparas de halógeno de tungsteno, lámparas de deuterio, o LED como fuentes de luz
- Analizar complejos de metales de transición, muestras biológicas, y tintes visibles
Espectrofotómetros infrarrojos
- Operar en región de longitud de onda infrarroja (~ 750 nm – 300 µm)
- Utilice fuentes emisores infrarrojas como el Nernst Blower
- Identificar grupos funcionales y analizar la estructura de los compuestos
Espectrofotómetros de absorción atómica
- Medir la absorción de la luz por elementos vaporizados
- Requiere un atomizador de horno de llama o grafito
- Determinar metales y metaloides en muestras
Espectrofotómetros de fluorescencia
- Medir la intensidad de la luz fluorescente emitida de las muestras
- Use una lámpara de xenón o LED para proporcionar luz de excitación
- Analizar muestras con fluorescencia natural o inducida
Espectrofotómetros Raman
- Detectar Raman Luz dispersa de la excitación láser
- Proporcionar modos vibratorios y rotacionales de las moléculas
- Identificar muestras y cuantificar analitos
Seleccionar el espectrofotómetro derecho depende de su región de interés de longitud de onda y los tipos de muestras a medir.
Conclusión
Los espectrofotómetros se han convertido en instrumentos analíticos indispensables en muchos campos. Cuantificando la interacción de la luz con muestras, Proporcionan datos invaluables de composición y propiedad de forma rápida y sensible.
Comprender qué espectrofotómetros miden, Cómo funcionan, y las técnicas de uso adecuadas permiten a los investigadores aprovechar su máximo potencial. Con avances continuos en tecnología de detectores, fuentes de luz, y análisis de datos, Los espectrofotómetros continuarán impulsando el descubrimiento científico en el futuro.
