De la luz a los datos: la tecnología de la colorimetría y la espectrofotometría

Que es colorimetría:
Colorimetria es simplemente la medida del color. Colorimetria es la determinación de la concentración de una sustancia midiendo la absorción relativa de luz en relación con una concentración conocida de la sustancia. En colorimetría visual, se suele utilizar luz blanca natural o artificial como fuente de luz, y las mediciones suelen realizarse mediante un instrumento sencillo llamado colorímetro o comparador de color. Cuando se utilizan fotocélulas en lugar de ojos, el instrumento se denomina colorímetro fotoeléctrico.

El análisis colorimétrico se basa en el principio de que muchas sustancias reaccionan entre sí y forman un color que indica la concentración de la sustancia que se está midiendo. Cuando una sustancia se expone a un haz de intensidad (I 0), una parte de la radiación es absorbida por las moléculas de la sustancia y se emite radiación de intensidad (I). Esta diferencia de intensidad se utiliza en ensayos colorimétricos.

La cantidad de radiación absorbida viene dada por la ley de Beer-Lambert:
A = Ɛ•l•C
A es absorbancia
Ɛ es el coeficiente de extinción molar [L/(mol cm)]
l es la longitud del camino (cm)
C es la concentración (mol/litro)

¿Qué es la espectrofotometría?
Espectrofotometria es un método para el análisis cualitativo y cuantitativo de la sustancia midiendo la absorbancia de la sustancia en una longitud de onda específica o dentro de un cierto rango de longitud de onda.

Principios básicos de la espectrofotometría:
La materia interactúa con la luz y tiene la característica de absorción selectiva. El color de una sustancia coloreada se produce cuando la sustancia interactúa con la luz. Es decir, el color que presenta la solución coloreada se debe a la absorción selectiva de la luz por parte de las sustancias de la solución.

Debido a que diferentes sustancias tienen diferentes estructuras moleculares, tienen diferentes capacidades de absorción para diferentes longitudes de onda de luz. Por lo tanto, los grupos estructurales con estructuras características tienen la longitud de onda real máxima para las características de absorción selectiva, formando el pico de absorción máximo y produciendo un espectro de absorción único.

Incluso la misma sustancia absorbe la luz de manera diferente debido a su diferente contenido. El método de utilizar el espectro de absorción único de una sustancia para identificar la existencia de una sustancia (análisis cualitativo), o utilizar el grado de absorción de una determinada longitud de onda de luz por una sustancia para medir el contenido de una sustancia (análisis cuantitativo) es llamado spectrofotometría.

La ley de Lambert-Beer es el principio básico en el que se basa el análisis cuantitativo de la espectrofotometría. Cuando un haz de luz monocromática (luz de un color) pasa a través de una solución uniforme, parte se absorbe y otra se transmite. Sea I0 la intensidad de la luz incidente y I0 la intensidad de la luz transmitida, entonces I/I0 es la transmitancia, representada por T. Porcentaje de transmitancia T% = (I/I100)xXNUMX%

Los estudios han demostrado que el grado de absorción de luz por la solución, es decir, la absorbancia (A) (también conocida como extinción E, o densidad óptica D) y la transmitancia (T) tiene una relación logarítmica negativa, es decir: A = – LGT

Ley de Lambert: El grado de absorción de luz (A) de una solución coloreada es proporcional al espesor (trayecto de luz) b de su capa líquida. Cuando la concentración de la solución es constante, cuanto mayor es el espesor de la capa líquida de la solución, mayor es el valor A del grado de absorción de luz y menor es la transmitancia de luz.
Es decir: A = ab

Ley de Beer: El grado de absorción de luz (A) de una solución coloreada es proporcional a su concentración (número de partículas absorbentes de luz) C. Es decir, cuando el espesor de la capa líquida de la solución es constante, mayor es la concentración. de la solución, mayor será el grado de absorción de luz y menor será la transmitancia.
Es decir: A = ca
La combinación de las dos fórmulas anteriores se puede expresar en la siguiente fórmula: A = -lgT=abc
Es decir, A=abc.

La fórmula anterior es la ley de Lambert-Beer, que significa: cuando un haz de luz monocromática pasa a través de una solución uniforme, la absorbancia de la solución a la luz monocromática es proporcional al producto de la concentración de la solución y el espesor de la capa líquida. [2-3]

En A =abc, el coeficiente de absorción a representa la sensibilidad de la sustancia absorbente de luz. Cuanto mayor sea el valor de a, mayor será la sensibilidad. Si la unidad de concentración es la concentración de la sustancia (unidad: mol/L), la absortividad a se puede escribir como ε, y ε se llama absortividad molar.

Se puede ver en la fórmula anterior que cuando el espesor b de la capa de solución y el coeficiente de absorción a son fijos, la absorbancia A está relacionada linealmente con la concentración de la solución. En el análisis cuantitativo, primero es necesario medir la absorción de diferentes longitudes de onda de luz por la solución (espectro de absorción), a partir del cual se determina la longitud de onda de absorción máxima, y ​​luego la luz de esta longitud de onda se utiliza como fuente de luz (luz monocromática). ) para medir la absorbancia A, que es la ley de Lang Burbeer es la primera condición para el análisis cuantitativo.

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