Conceptos clave de espectrofotometría y química analítica: Lambert-Beer, pH y buffers

Resumen

El documento repasa conceptos básicos de química analítica y espectrofotometría, como blancos de reactivos, longitud de onda, absorbancia y transmitancia. Explica la Ley de Lambert-Beer y la diferencia entre patrón primario y estándar. También introduce el pH, las definiciones de ácido y base según Brønsted y Lewis, y las soluciones buffer.

Puntos clave

Un blanco de reactivos tiene los mismos reactivos tratados igual que la muestra; un control es un blanco con la cantidad límite de la sustancia a ensayar.
La fracción visible del espectro va de 380 a 780 nm y la ultravioleta de 200 a 380 nm.
El color de una solución se debe a la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda de la luz visible.
La Ley de Lambert-Beer relaciona de forma exponencial la luz transmitida con la concentración de la sustancia y la longitud del recorrido.
Un patrón primario es una sustancia de referencia, normalmente sólida y de composición conocida, usada para valorar o estandarizar.
El pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones H+.
Según Brønsted, un ácido es donador de protones y una base aceptor de protones; según Lewis, un ácido es aceptor de un par electrónico y una base donador.
Una solución buffer mantiene estable el pH ante la adición de pequeñas cantidades de ácidos o bases fuertes.

Ponte a prueba

Conceptos Fundamentales en Química Analítica y Espectrofotometría

Blanco de Reactivos y Control

Un blanco de reactivos consta de cantidades iguales de los mismos reactivos, tratados de la misma manera que la muestra. Un control es un blanco al cual se le ha agregado la cantidad límite de la sustancia a ensayar o es una solución de comparación preparada según se indica en los ensayos específicos.

Longitud de Onda

La longitud de onda para la fracción visible es de 380 a 780 nm y la ultravioleta es de 200 a 380 nm.

Absorbancia

Dado que la reflexión de la luz es de un interés mínimo en espectrofotometría, lo relevante es la absorbancia y la transmitancia de la luz. El color que vemos en una muestra de solución se debe a la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda de luz visible y la transmitancia del resto de longitudes de onda.

Transmitancia

La transmitancia es una magnitud que expresa la cantidad de energía que atraviesa un cuerpo en la unidad de tiempo.

Ley de Lambert-Beer

La Ley de Lambert-Beer explica que hay una relación exponencial entre la transmisión de luz a través de una sustancia y la concentración de la sustancia, así como también entre la transmisión y la longitud del cuerpo que la luz atraviesa. Si conocemos la longitud de onda y el coeficiente de absorción (α), la concentración de la sustancia puede ser deducida a partir de la cantidad de luz transmitida.

Patrones y Estándares

Patrón Primario

Un patrón primario, también llamado estándar primario, es una sustancia utilizada en química como referencia al momento de hacer una valoración o estandarización. Usualmente son sólidos que cumplen con las siguientes características:

Tienen composición conocida.

Estándar

Un estándar es una disolución que contiene una concentración conocida de un elemento o sustancia específica, llamada patrón primario que, por su especial estabilidad, se emplea para valorar la concentración de otras soluciones, como las disoluciones valorantes.

Conceptos Ácido-Base y pH

Definición de pH

El pH es un término que indica la concentración de iones de hidrógeno en una solución: se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones H⁺.

Ácido

Según las definiciones:

Brønsted: Donador de protones.
Lewis: Aceptor de un par electrónico.

Base

Según las definiciones:

Brønsted: Aceptor de protones.
Lewis: Donador de un par electrónico.

Soluciones Buffer

Una solución buffer (o solución amortiguadora) es una solución que se encarga de mantener estable el pH de una disolución ante la adición de cantidades pequeñas de ácidos o bases fuertes.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un patrón primario?

Es una sustancia de referencia, normalmente sólida y de composición conocida, que se usa en química al hacer una valoración o estandarización. Por su estabilidad sirve para valorar la concentración de otras soluciones.

¿Qué dice la Ley de Lambert-Beer?

Establece una relación exponencial entre la transmisión de luz a través de una sustancia y su concentración, así como con la longitud del cuerpo que la luz atraviesa. Conociendo la longitud de onda y el coeficiente de absorción, la concentración puede deducirse a partir de la luz transmitida.

¿Qué es una solución buffer?

Es una solución que mantiene estable el pH de una disolución cuando se añaden pequeñas cantidades de ácidos o bases fuertes.