Interacción de la Luz con la Materia y Principios de la Espectrofotometría UV-VIS

Interacción de la Luz con la Materia y Principios de la Espectrofotometría UV-VIS

La luz, al interactuar con la materia, puede ser reflejada, absorbida o transmitida. La reflexión ocurre cuando la luz incide sobre una superficie y rebota en diferentes direcciones. La absorción sucede cuando la materia capta la energía de la luz, impidiendo que esta la atraviese. La transmisión, por otro lado, se da cuando la luz pasa a través de un material, como en el caso de los cuerpos translúcidos. Estos fenómenos son fundamentales en la espectrofotometría UV-VIS, una técnica analítica que utiliza la absorción y transmisión de la luz ultravioleta (UV) y visible (VIS) para cuantificar la concentración de sustancias en una solución. La ley de Lambert-Beer es clave en esta técnica, ya que relaciona la absorbancia de una solución con su concentración y la longitud del camino óptico, que es la distancia que la luz recorre dentro de la muestra.

Detalles de la Ley de Lambert-Beer y su Aplicación en la Espectrofotometría

La ley de Lambert-Beer establece que la absorbancia de una solución a una longitud de onda específica es directamente proporcional a la concentración del soluto y a la longitud del camino óptico. La constante de proporcionalidad, denominada coeficiente de absorción molar, es característica de cada sustancia y depende de la longitud de onda. Al medir la absorbancia, se puede calcular la concentración de la sustancia en la solución utilizando esta ley. Además, la ley sugiere que el diseño de las celdas de medición, que son recipientes transparentes estandarizados para contener las muestras, es crucial para asegurar la precisión en la determinación de la concentración.

Estructura y Funcionamiento de un Espectrofotómetro UV-VIS

Un espectrofotómetro UV-VIS es un dispositivo diseñado para medir la intensidad de la luz absorbida y transmitida por una muestra. Sus componentes esenciales incluyen una fuente de luz que emite un espectro continuo de radiación UV y visible, un monocromador que selecciona la longitud de onda deseada, una celda de muestra donde se coloca la solución a analizar, un detector que mide la intensidad de la luz que ha pasado a través de la muestra, y un sistema electrónico para procesar y mostrar los datos. La muestra absorbe ciertas longitudes de onda de la luz, y la intensidad de la luz que no es absorbida (transmitida) es medida por el detector, proporcionando información sobre la concentración de la sustancia de interés.

Aplicaciones Versátiles de la Espectrofotometría UV-VIS

La espectrofotometría UV-VIS es una herramienta valiosa en numerosos campos científicos y técnicos, incluyendo la bioquímica, la farmacología, la industria alimentaria y la química analítica. Se emplea para medir la concentración de analitos en muestras biológicas, como la determinación de glucosa en sangre, y para identificar compuestos por sus espectros de absorción únicos. En la industria alimentaria, se utiliza para el control de calidad, mientras que en la farmacéutica, ayuda en la identificación y cuantificación de principios activos. La espectrofotometría UV-VIS también es fundamental en el estudio de reacciones enzimáticas y en la caracterización de ácidos nucleicos, como el ADN y el ARN, donde la absorbancia a ciertas longitudes de onda indica la pureza y concentración de estas biomoléculas.

Transiciones Electrónicas y Espectro de Operación en la Espectrofotometría UV-VIS

La espectrofotometría UV-VIS se fundamenta en las transiciones electrónicas que se producen cuando los electrones de una molécula absorben fotones y se excitan a niveles de energía superiores. Esta técnica opera principalmente en el rango ultravioleta cercano (190-400 nm) y en el espectro visible (400-750 nm). Las transiciones electrónicas más relevantes para la espectrofotometría UV-VIS son las transiciones n→π* y π→π*, que corresponden a electrones no compartidos que se mueven a orbitales antienlazantes y a electrones en orbitales de enlace pi que se mueven a orbitales antienlazantes pi, respectivamente. Las transiciones σ→σ* no son típicamente observadas en este rango, lo que limita el análisis a moléculas que contienen ciertos grupos funcionales capaces de absorber en las regiones UV o visible del espectro.