¿Qué es la espectroscopia UV / VIS?

espectroscopia ultravioleta visible

Espectroscopia ultra-violeta-visible (UV-VIS)

La espectroscopia UV-VIS, como FTIR, es una técnica que es útil en la identificación de compuestos de fármacos puros. Muchas moléculas contienen cromoforos que absorberán longitudes de onda específicas de luz ultra violeta o visible. Utilizando la ley Beer Lambert, la absorción de espectros generados a partir de estas muestras en longitudes de onda dadas puede estar relacionada directamente con la concentración de la muestra. Normalmente los espectros UV y UV-VIS se registran a pH alto y bajo y los resultados de ambos para la muestra en cuestión en comparación con los estándares conocidos.

La espectroscopia ultravioleta visible (UV-vis) se utiliza para obtener los espectros de absorbancia de un compuesto en solución o como sólido. Lo que realmente se observa espectroscópicamente es la absorción de energía lumínica o radiación electromagnética, que excita a los electrones desde el estado del suelo hasta el primer estado excitado individual del compuesto o material. La región UV-vis de energía para el espectro electromagnético cubre 1.5 - 6.2 eV que se relaciona con un rango de longitud de onda de 800 - 200 nm. La Ley Cerveza-Lambert, Ecuación 4.4.14.4.1, es el principio detrás de la espectroscopia de absorbancia. Para una sola longitud de onda, A es absorbencia (sin unidad, generalmente vista como unidades arb. o unidades arbitrarias), ε es la absorción molar del compuesto o molécula en solución (M-1Cm-1), b es la longitud del trayecto de la cubeta o del portacuchillas (normalmente 1 cm), y c es la concentración de la solución (M).A - εbc(4.4.1)(4.4.1)A - εbc

Todos estos instrumentos tienen una fuente de luz (generalmente una lámpara de deuterio o tungsteno), un soporte de muestra y un detector, pero algunos tienen un filtro para seleccionar una longitud de onda a la vez. El instrumento de una sola viga (Figura 4.4.14.4.1) tiene un filtro o un monocromador entre la fuente y la muestra para analizar una longitud de onda a la vez. El instrumento de doble viga (Figura 4.4.24.4.2) tiene una sola fuente y un monocromador y luego hay un divisor y una serie de espejos para llevar el haz a una muestra de referencia y la muestra a analizar, esto permite lecturas más precisas. Por el contrario, el instrumento simultáneo (Figura 4.4.34.4.3) no tiene un monocromador entre la muestra y la fuente; en su lugar, tiene un detector de matriz de diodos que permite al instrumento detectar simultáneamente la absorbancia en todas las longitudes de onda. El instrumento simultáneo suele ser mucho más rápido y eficiente, pero todos estos tipos de espectrómetros funcionan bien.

Figura 4.4.14.4.1 Ilustración de un instrumento UV-vis de un solo haz.
Figura 4.4.24.4.2 Ilustración de un instrumento UV-vis de doble haz.
Figura 4.4.34.4.3 Ilustración de un instrumento UV-vis simultáneo.
Tabla de Contenidos()

    ¿Qué información se puede obtener de UV-vis Spectra?

    Los datos espectroscópicos UV-vis pueden proporcionar información cualitativa y cuantitativa de un compuesto o molécula determinado. Independientemente de si se requiere información cuantitativa o cualitativa, es importante utilizar una célula de referencia a cero, el instrumento para el disolvente en el que se encuentra el compuesto. Para obtener información cuantitativa sobre el compuesto, se requeriría calibrar el instrumento utilizando concentraciones conocidas del compuesto en cuestión en una solución con el mismo disolvente que la muestra desconocida. Si la información necesaria es solo una prueba de que un compuesto está en la muestra que se está analizando, no será necesaria una curva de calibración; sin embargo, si se realiza un estudio o reacción de degradación, y se requiere la concentración del compuesto en la solución, por lo que se necesita una curva de calibración.

    Para hacer una curva de calibración, se necesitarán al menos tres concentraciones del compuesto, pero cinco concentraciones serían ideales para una curva más precisa. Las concentraciones deben comenzar justo por encima de la concentración estimada de la muestra desconocida y deben bajar a aproximadamente un orden de magnitud inferior a la concentración más alta. Las soluciones de calibración deben estar separadas relativamente igual de lejos, y deben hacerse con la mayor precisión posible utilizando pipetas digitales y matraces volumétricos en lugar de cilindros y vasos graduados. Un ejemplo de espectros de absorbancia de las soluciones de calibración de Bengala Rosa (4,5,6,7-tetracloro-2',4',5',7'-tetraiodofluoresceína, Figura 4.4.44.4.4, se puede ver en la figura 4.4.54.4.5. Para realizar una curva de calibración, el valor de las absorbancias de cada una de las curvas espectrales en la longitud de onda absorbente más alta, se traza en un gráfico similar al de la Figura 4.4.64.4.6 de la absorbancia versus la concentración. El coeficiente de correlación de una calibración aceptable es 0,9 o superior. Si el coeficiente de correlación es menor que eso, intente hacer las soluciones de nuevo, ya que el problema puede ser un error humano. Sin embargo, si después de hacer las soluciones unas cuantas veces la calibración sigue siendo deficiente, algo puede estar mal con el instrumento; por ejemplo, las lámparas pueden estar saliendo mal.

    Figura 4.4.44.4.4 La estructura molecular de Bengala Rosa (4,5,6,7-tetracloro-2',4',5',7'-tetraiodofluoresceína).
    Figura 4.4.54.4.5 Espectros UV-vis de diferentes concentraciones de Bengala Rosa.
    Figura 4.4.64.4.6 Curva de calibración de Bengala Rosa. Ecuación de la línea: y á 0.0977x – 0.1492 (R2 0,996)

    Limitaciones de la espectroscopia UV-vis

    Muestra

    La espectroscopia UV-vis funciona bien en líquidos y soluciones, pero si la muestra es más una suspensión de partículas sólidas en líquido, la muestra dispersará la luz más que absorber la luz y los datos serán muy sesgados. La mayoría de los instrumentos UV-vis pueden analizar muestras sólidas o suspensiones con un aparato de difracción (Figura 4.4.74.4.7), pero esto no es común. Los instrumentos UV-vis generalmente analizan líquidos y soluciones de manera más eficiente.

    Figura 4.4.74.4.7 Representación esquemática del aparato para la recogida de espectros UV-vis de materiales sólidos.

    Calibración y referencia

    Se necesitará una referencia en blanco al principio del análisis del disolvente que se va a utilizar (agua, hexanos, etc.), y si es necesario realizar análisis de concentración, es necesario realizar soluciones de calibración con precisión. Si las soluciones no se hacen con la precisión suficiente, la concentración real de la muestra en cuestión no se determinará con precisión.

    Elección de disolvente o contenedor

    Cada disolvente tiene una longitud de onda de corte de absorbancia UV-vis. El corte del disolvente es la longitud de onda por debajo de la cual el propio disolvente absorbe toda la luz. Así que al elegir un disolvente ser conscientes de su límite de absorbancia y donde se cree que el compuesto bajo investigación se absorbe. Si están cerca, elija un disolvente diferente. Mesa 4.4.14.4.1 ofrece un ejemplo de cortes de disolventes.

    SolventeCorte de absorción UV (nm)
    Acetona329
    Benceno278
    Dimetilformamida267
    Etanol205
    Tolueno285
    Agua180

    El material de la cubeta (el portacuchillas) también tendrá un corte de absorbancia UV-vis. El vidrio absorberá toda la luz más alta en energía a partir de unos 300 nm, por lo que si la muestra se absorbe en los rayos UV, una cubeta de cuarzo será más práctica ya que el corte de absorbancia es de alrededor de 160 nm para el cuarzo (Tabla 4.4.24.4.2).

    MaterialRango de longitud de onda (nm)
    Vidrio380-780
    Plástico380-780
    Cuarzo fundido< 380

    Concentración de la solución

    Para obtener datos fiables, el pico de absorbancia de un compuesto determinado debe ser al menos tres veces mayor en intensidad que el ruido de fondo del instrumento. Obviamente el uso de concentraciones más altas del compuesto en solución puede combatir esto. Además, si la muestra es muy pequeña y diluirla no daría una señal aceptable, hay cubetas que contienen tamaños de muestra más pequeños que los 2,5 ml de una cubeta estándar. Algunas cubetas están hechas para contener solo 100 l, lo que permitiría analizar una pequeña muestra sin tener que diluirla a un volumen mayor, reduciendo la relación señal-ruido.

    Créditos y Atribuciones

    Ciencia y Fisica
    Co-autor por:Meredith Juncker, PhD Investigador Científico. En este artículo fue co-autor por Meredith Juncker, PhD. Meredith JuncContribuido por Pavan M. V. Raja & Andrew R. Barron Profesor (Química) en la Universidad Rice Procedente de OpenStax CNX.