Espectroscopia ultravioleta: principio, instrumento y aplicación.

La espectroscopia es la medición e interpretación de la radiación electromagnética absorbida o emitida cuando las moléculas, átomos o iones de una muestra se transfieren de un estado energético a otro.

La espectroscopia ultravioleta es un espectro de absorción en el que la luz en la región ultravioleta (200-400 nm) es absorbida por las moléculas, lo que provoca que los electrones se exciten desde el estado fundamental a un estado de alta energía.

Principios de la espectroscopia UV

La espectroscopia está relacionada fundamentalmente con la interacción entre la luz y la materia.

Cuando la materia absorbe la luz, el resultado es un aumento en el contenido energético de los átomos o moléculas.

Al absorber radiación ultravioleta, los electrones se excitan desde su estado fundamental a un estado de mayor energía.

Moléculas que contienenπ Los electrones o electrones no enlazantes (electrones n) pueden absorber energía en forma de rayos ultravioleta, excitando así a estos electrones a orbitales moleculares de mayor energía y resistentes a los enlaces.

Cuanto más fácil es excitar un electrón, mayor es la longitud de onda de la luz que absorbe. Existen cuatro tipos de transición posibles (π–π *, n–π *, σ–σ *, y n–σ *), y su orden es el siguiente:σ–σ *> n–σ *>π– π *> n–Π *

La absorción de luz ultravioleta por parte del compuesto producirá un espectro único que ayudará a identificar dicho compuesto.

espectrómetro UV

fuente de luz

Las lámparas de filamento de tungsteno y las lámparas de hidrógeno-deuterio son las fuentes de luz más utilizadas y adecuadas porque cubren todo el espectro ultravioleta.

Las lámparas de filamento de tungsteno son ricas en radiación roja. Más concretamente, emiten radiación a 375 nm, mientras que la intensidad de la lámpara de hidrógeno-deuterio disminuye por debajo de 375 nm.

monocromador

El monocromador suele estar compuesto por un prisma y una rendija.

La mayoría de los espectrofotómetros visibles son espectrofotómetros de doble haz.

La radiación emitida por la fuente de luz principal se dispersa mediante un prisma giratorio.

A continuación, las distintas longitudes de onda de la fuente de luz separadas por el prisma son seleccionadas por la rendija, de modo que la rotación del prisma provoca que una serie de longitudes de onda cada vez mayores pasen a través de la rendija con fines de registro.

El haz de luz seleccionado por la rendija es monocromático y se divide además en dos haces mediante otro prisma.

Célula de muestra y célula de referencia

Uno de los dos haces separados atraviesa la solución de muestra, y el segundo haz atraviesa la solución de referencia.

Tanto la solución de muestra como la solución de referencia están contenidas en la celda.

Estas baterías están hechas de dióxido de silicio o cuarzo. No se puede utilizar vidrio para las celdas porque también absorbe la luz en la región ultravioleta.

detector

Generalmente, se utilizan dos fotocélulas para el detector en el espectro ultravioleta.

Una de las fotocélulas recibe el haz de luz de la celda de muestra, y el segundo detector recibe el haz de luz de la referencia.

La intensidad de la radiación de la celda de referencia es mayor que la del haz de la celda de muestra. Esto provoca pulsaciones o corriente alterna en la fotocélula.

Amplificador de potencia

La corriente alterna generada en la fotocélula se transmite al amplificador.

El amplificador está acoplado a un pequeño servomecanismo.

En general, la intensidad de la corriente generada en la célula fotovoltaica es muy baja, y el objetivo principal del amplificador es amplificar la señal muchas veces para obtener una señal clara y registrable.

Dispositivo de grabación

La mayoría de las veces, el amplificador está conectado a una grabadora de bolsillo conectada al ordenador.

El ordenador almacena todos los datos generados y genera los espectros de los compuestos necesarios.

Aplicación de la espectroscopia UV

Detección de impurezas

Es uno de los mejores métodos para determinar impurezas en moléculas orgánicas.

Debido a las impurezas presentes en la muestra, pueden observarse otros picos que pueden compararse con materias primas estándar.

Midiendo la absorbancia a una longitud de onda específica, se pueden detectar impurezas.

Elucidación de la estructura de compuestos orgánicos

Puede utilizarse para dilucidar la estructura de las moléculas orgánicas, por ejemplo, para detectar la presencia o ausencia de enlaces insaturados y la presencia de heteroátomos.

La espectroscopia de absorción ultravioleta puede utilizarse para determinar cuantitativamente los compuestos que absorben la luz ultravioleta.

La espectroscopia de absorción ultravioleta permite caracterizar los tipos de compuestos que absorben radiación ultravioleta, lo que posibilita su identificación cualitativa. La identificación se realiza comparando el espectro de absorción con el de un compuesto conocido.

Esta técnica se utiliza para detectar la presencia o ausencia de grupos funcionales en los compuestos. Las bandas que carecen de una longitud de onda específica se consideran evidencia de la ausencia de grupos específicos.

La cinética de reacción también puede estudiarse mediante espectroscopia UV. La radiación ultravioleta atraviesa la celda de reacción y se puede observar el cambio en la absorbancia.

Muchos fármacos se presentan en forma de materias primas o de preparados. Su detección se puede realizar preparando una solución adecuada del fármaco y midiendo la absorbancia a una longitud de onda específica.

El peso molecular de los compuestos se puede medir espectrofotométricamente preparando derivados adecuados de estos compuestos.

El espectrofotómetro UV puede utilizarse como detector para HPLC.