Una cuestión de absorbancias

Ya se ha hablado largo y tendido sobre electrones y fotones en el post electrones acrobáticos, de mi blog. En un intento de recuperar el ritmo de postear en este blog ha surgido esta experiencia que me ha traído más sorpresas que disgustos.

Hoy vamos a hablar de fotones y concretamente sobre radiación electromagnética. Siendo breve la luz es radiación electromagnética que vibra en dos planos perpendiculares, el eléctrico y el magnético a una velocidad 3·10⁸ m/s en el vacío.

La velocidad de la luz viene definida por la frecuencia y la longitud de onda.

c = y · v

c = 3·10⁸ m/s

y = longitud en m

v = frecuencia en s^-1

La luz blanca presenta un espectro de emisión continuo, encontrándose en el haz de luz todas las distintas longitudes de onda, que al atravesar un prisma se dispersa en los colores del arco iris.

Espectro de la luz blanca obtenido al hacer pasar un haz de luz de tungsteno por un prisma.

Así por tanto el color y la longitud de onda en la radiación electromagnética están estrechamente relacionados.

Las sustancias tienen color porque absorben ciertas longitudes de onda, pero transmiten(este es el color que nosotros podemos observar) otras longitudes de onda.

Practica para hacer en casa:

• Imprescindible colorantes alimentarios, en este caso empleamos tres rojo, amarillo y azul, que se pueden adquirir en cualquier supermercado.
• También conviene usar un agua desmineralizada, aunque no es crítico, así evitamos posibles problemas por precipitación de minerales.
• Lo siguiente luz “monocromada”, esto es posible al emplear un láser en mi caso de color verde, 5mW y 523nm, de los que se emplean en astronomía.

Cuidado con el láser, no apuntar a los ojos y a ser posible emplear unas gafas protectoras para este fin.

1. Emplear dos vasos de cristal que llenaremos con agua desmineralizada aproximadamente a la mitad.
2. Seguidamente ponemos en un vaso 3 gotas de colorante amarillo y en el otro 3 gotas de colorante rojo.
3. Colocamos detrás una hoja de papel para distinguir si pasa la luz a través de la disolución.

Se puede apreciar como el colorante amarillo deja pasar toda la luz verde, mientras que el colorante rojo la absorbe casi en su totalidad.

Aplicaciones:

Principalmente en análisis químico para determinar por Ley de Beer Lambert concentraciones de diferentes especies químicas(hierro, nitratos, cloro, fosfatos, etc…) se fundamenta en conseguir en primer lugar que la disolución adquiera color para poder garantizar que absorba la luz.

En espectrofotometría de UV-Vis se emplean monocromadores que consiguen un haz de luz de un color uniforme que pasará a través de la muestra de color, midiendo con un detectorla cantidad de luz que transmite; es decir que pasa a través de la muestra.

Esquema de funcionamiento de un espectrofotómetro UV-Vis. Donde P0 es la luz emitida por el monocromador y P es la luz que pasa a través de la muestra.

Esta relación entre cantidad de luz absorbida y concentración es proporcional según la ley de Beer.

La ley de Beer Lambert establece que:

A = a·b·c

Donde A es absorbancia

a es la absortividad, diferente para cada sustancia

b es el camino óptico o longitud de la cubeta en cm

c es la concentración

En definitiva, en análisis químico especialmente para concentraciones bajas la ley de Beer funciona muy bien, aunque no tanto para concentraciones altas.

Todo un logro poder contar con tecnologías como la de la espectrofotometría que permite a cualquier analista llegar a detectar concentraciones del orden de partes por millón(ppm) de sustancia.

Bibliografía:

• Análisis químico cuantitativo(Daniel C. Harris); Ed. Reverté 3a. edición
• Química(Raymond Chang); Ed. Mc. Graw. Hill 6a. edición.

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