INTRODUCCION A LA ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION MOLECULAR UV/VIS Y DE INFRARROJO CERCANO Cap. 13

Medición de la absorbancia y la transmitancia • Recipiente produce pérdidas por: – reflexión (aire/pared, pared/solución) – dispersión (moléculas grandes) – absorción (paredes recipiente)

Comparar potencias de recipiente de muestra con recipiente conteniendo disolvente (blanco).

Ley de Beer

Potencia radiante Es la energia (joules) de la radiacion incidente en el detector, por m2 y por segundo.

La potencia del haz se atenua de Po hasta P por la interacción entre los fotones y las

partículas absorbentes.

Transmitancia Es la fraccion de radiacion incidente transmitida por la solucion.

P T Po P %T  x 100 PO

Absorbancia

PO A   log 10T  log P

A  abc

Absortividad y absortividad molar • La absorbancia es directamente proporcional a la longitud b de la trayectoria a traves de la solución, y a la concentración c de la especie absorbente.

A  abc Donde a es la absortividad (constante de proporcionalidad).

• La magnitud de a depende de las unidades para b y c. Si b esta en cm y c en g/L, a esta en L g-1 cm-1.

• Si b esta en cm y c en mol/l, la absortividad se denomina absortividad molar, e (L mol-1 cm-1 )

A  ebc

Aplicación de la ley de Beer a mezclas • Suponiendo que no haya interacción entre las distintas especies:

Atotal  A1  A2  ... An Atotal  e 1bc1  e 2bc 2  ...enbcn Donde 1, 2, …, y n son los componentes absorbentes.

Limitaciones de la ley de Beer La ley de Beer solo describe absorcion en soluciones diluidas – A concentraciones > 0.01M la distancia promedio entre las moleculas absorbentes hace que cada molecula interactue con las moleculas vecinas, alterando capacidad de absorber radiacion de determinada l – Interaccion ocurre tambien a bajas concentraciones de moleculas absorbentes pero a alta concentracion de otras especies (electrolitos)

Algunos iones o moléculas orgánicas de gran tamano no cumplen estrictamente la Ley de Beer aun en soluciones diluidas.

Los cambios de concentración no deben causar alteraciones significativas en el h de la solución.

Desviaciones de la ley de Beer • Desviaciones químicas – Ocurren cuando un analito se disocia, asocia o reacciona con el disolvente, resultando en un producto con espectro de absorción diferente. – Indicadores ácido-base 



 H  In HIn  color2 color1

• Desviaciones instrumentales con

radiaciones policromáticas

“El cumplimiento estricto de la ley de Beer solo se da con radiaciones monocromáticas” • Los dispositivos seleccionadores originan una banda simétrica de longitudes de onda en torno al valor deseado. • A medida que aumente la diferencia entre las absortividades molares para las distintas longitudes de onda, las desviaciones son mayores.

• Desviaciones instrumentales en presencia de luz parásita

Radiación proveniente del dispositivo seleccionador esta contaminada con radiación dispersada o parasita (por dispersión y reflexión en superficies interiores del aparato). Se obtienen absorbancias menores a las teóricas.

Efecto de la anchura de la rendija en las mediciones de absorbancia • Anchura de la rendija: 1.0, 0.5 y 0.1 mm (milímetro) se refiere a la anchura del dispositivo mecánico (rendija) que limita la cantidad de luz o radiación que llega a la muestra. • Rendija: dos piezas de metal con bordes afilados, paralelos y en el mismo plano.

• Para conseguir espectros complejos bien resueltos se requieren anchuras de rendija estrechas.

Anchura de rendija = 0.1 mm

Anchura de rendija = 0.5 mm

Anchura de rendija = 1.0 mm

• Ancho de banda: se define como el espacio de ajuste del monocromador necesario para mover la imagen de la rendija de entrada a través de la rendija de salida. • Se expresa en unidades de λ. Ejemplo: 0.5 nm, 9.0 nm, 20 nm.

• Anchura de banda efectiva: es la mitad de la anchura de banda cuando las dos anchuras de las rendijas son iguales; se aprecia que es el intervalo de longitudes de onda que salen del monocromador para un ajuste dado de longitud de onda. • También se expresa en unidades de λ. Ejemplo: 0.5 nm, 9.0 nm, 20 nm.

 A menor anchura de banda efectiva mayor resolución espectral.  A menor ancho de rendija menor anchura de banda efectiva.

Instrumentación

• Fotómetros: utlizan filtros como selectores de λ, son sencillos y económicos, hay de haz simple y de doble haz.

Fotómetros • Sencillos • Económicos • Filtros (cada uno para distinta región del espectro: sol roja, filtro verde…) • Buena relacion senñal/ruido • Cuando la pureza espectral no es importante • Uno y doble haces

Espectrofotómetros • Región visible (380-800 nm) – – – – – –

Sencillos Un haz Monocromador de red Análisis cuantitativo Spectronic 20 $1000 - 3000

• UV/VIS (190 o 210 – 800 o 1000) – – – –

Lamparas intercambiables W / H2 Tubos fotomultiplicadores Redes de dispersión $2000 – 8000 un haz, $4000 – 15000 doble haz

Haz sencillo

Doble haz en el espacio

Dole haz en el tiempo

RECIPIENTES PARA MUESTRAS  Todos los instrumentos espectroscopicos a exepción de los de emision, requieren de recipientes para las muestras: celdas o cubetas.  Cuarzo o sílice fundida

•

UV ( 1 a 1.5 mm de diámetro) que el hidrógeno.

 LAMPARAS DE FILAMENTO DE W

• 350-2500nm • Límite inferior impuesto por cubierta de • •

vidrio que aloja filamento. Control estricto del voltaje. Tungsteno/halógeno mas eficientes, mayor vida, también en región UV.

PROBLEMA: La furosemida, peso molecular 330.7 g/mol, es un diurético, derivado del ácido antranílico, que se administra en casos de hipertensión, enfermedades renales, cirrosis hepática, etc. En disolución alcalina presenta en espectro de absorción UV/VIS con máximo de absorción centrado en 271 nm. Se analizó la cantidad de furosemida en una tableta disolviendo su contenido en disolución de NaOH 0.1 molar aforando en un balón de 100 ml. Un volumen de 1.0 ml de esta disolución se transfirió a un balón de 50 y se midió en un espectrofotómetro UV/VIS a 271 nm, dando una absorbancia de 0.475 en una cubeta de 1.0 cm.

Para hacer la curva de calibración se prepararon una serie de disoluciones patrón de este fármaco, y se midieron a la misma longitud de onda en una cubeta de 1.0 cm. •Obtener la ecuación de la curva de calibración concentración versus absorbancia. •Determinar la absortividad molar de la furosemida en las condiciones dadas. •Determinar la cantidad de fármaco presente en la tableta expresada en miligramos. •La sensibilidad del método. •El límite de detección del método. •El porcentaje de transmitancia para una tableta de dicho fármaco con un contenido de furosemida igual al doble de la cantidad calculada en el inciso c).

Concentración mol/L

Señal (A, absorbancia a λ=271 nm)

Desviación estándar de la señal A

0.00

0.035

0.0089

1x10-5

0.197

0.0039

2x10-5

0.395

0.0099

3x10-5

0.59

0.0109

4x10-5

0.79

0.0118

5x10-5

0.985

0.0098