Espectroscopía Infrarroja y Ultravioleta: Fundamentos y Aplicaciones
Espectroscopía Infrarroja
Regiones del Espectro Infrarrojo
El espectro infrarrojo se divide en tres regiones principales:
- Infrarrojo cercano: 12800 a 4000 cm-1
- Infrarrojo medio: 4000 a 200 cm-1
- Infrarrojo lejano: 200 a 10 cm-1
Solo las moléculas que experimentan cambios en su momento dipolar durante las vibraciones moleculares son activas en el infrarrojo.
Componentes de un Espectrómetro Infrarrojo
Un espectrómetro infrarrojo típico consta de los siguientes componentes:
- Fuente de radiación
- Compartimento de la muestra
- Sistema dispersivo (monocromador o interferómetro)
- Detector
- Registrador
Zonas del Espectro Infrarrojo
El espectro infrarrojo se puede subdividir en tres zonas de interés:
- Zona de grupos funcionales: 4000 a 1300 cm-1
- Zona de la huella dactilar: 1300 a 900 cm-1
- Zona aromática: 900 a 650 cm-1
Absorciometría
La absorciometría comprende métodos de análisis químico basados en la medida de la absorción de radiación electromagnética. Las moléculas poseen distintas formas de absorción, dependiendo de la zona del espectro electromagnético que esté involucrada. El estudio de los espectros de absorción permite la identificación cualitativa de las sustancias y la determinación de su concentración.
Elementos de Medición en Absorciometría
- Colorímetros y fotocolorímetros: Poseen una fuente estable de energía, colimador, filtro o monocromador, cubeta, detector, amplificador y amperímetro.
- Espectrocolorímetros: Incluyen los elementos anteriores, pero además un prisma, que ofrece mayor resolución, y un visualizador con una célula fotoeléctrica.
Ley de Beer
La ley de Beer se cumple en soluciones de múltiples componentes siempre que no haya interacción entre las especies. La relación entre la potencia incidente (P0) y la potencia transmitida (P) es fundamental en esta ley.
Espectroscopía Ultravioleta
Regiones del Espectro Ultravioleta
La región ultravioleta se divide en dos partes:
- Ultravioleta cercano o de cuarzo: 200 a 350 nm
- Ultravioleta lejano o al vacío: 100 a 200 nm
La región más utilizada es la ultravioleta cercana. La región ultravioleta lejana requiere trabajar al vacío, lo que incrementa los costos.
La absorción en la zona ultravioleta produce cambios en la estructura electrónica de las moléculas y una serie de transiciones en los electrones de valencia.
Conceptos Clave en Espectroscopía Ultravioleta
- Cromóforo: Grupo funcional aislado responsable de la absorción de luz en la zona ultravioleta (por ejemplo, C-C, C=O, NO2).
- Auxocromo: Grupo saturado que contiene átomos de O, N, S, Cl o Br, que, unidos a un grupo cromóforo, provocan un corrimiento en la longitud de onda y una variación en la intensidad de absorción.
- Efecto batocrómico: También conocido como corrimiento al rojo, es el corrimiento que sufre una banda de absorción hacia mayores longitudes de onda (menor energía) debido al efecto de un grupo sustituyente.
- Efecto hipsocrómico: También llamado corrimiento al azul, es el caso opuesto al efecto batocrómico.
- Efectos hipercrómico e hipocrómico: Menos frecuentes, se refieren a cambios en la intensidad de la absorción.
Ejemplo: Espectro del Benceno
El benceno presenta dos señales muy fuertes a 180 nm y 204 nm, y otra más débil en la zona de 256 nm.
Aplicaciones de la Espectroscopía Ultravioleta
- Identificación y determinación de la pureza de una sustancia.
- Seguimiento de la cinética de una reacción.