Transmitancia y absorbancia


Transmitancia y absorbancia


Dado que la reflexión de la luz es de un interés mínimo en espectrofotometría, se tiene que lo relevante es la absorbancia y transmitancia de la luz.

El color que vemos en una muestra de solución se debe a la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda de luz visible y transmitancia del resto longitudes de onda. Si una muestra absorbe todas las longitudes de onda en la región visible del espectro, aparecerá negro; si no absorbe ninguno de ellos, aparecerá blanco o incoloro. Vemos los distintos colores cuando las longitudes de onda radiante de la energía golpean nuestros ojos.

Definimos transmitancia como la relación de la cantidad de luz transmitida a la cantidad de luz que cayó inicialmente en la superficie.

TRANSMITANCIA

La ecuación de la transmitancia se define como sigue:

Transmitancia = P / P0

Donde:

  • T = Transmitancia.
  • P = Intensidad de la luz transmitida.
  • P0 = Intensidad de la luz incidente.

La absorbancia se define como el logaritmo negativo de la transmitancia, y se observa que la absorbancia y la transmitancia tienen una relación inversa, como se muestra a continuación:

Absorbancia = -log ( T ) = -log ( P ⁄ P)

Esto permite que diferentes espectrofotómetros con diferentes fuentes de luz produzcan lecturas de absorción independientes de la potencia de la fuente de luz.

A continuación, supongamos que hay dos tubos de ensayo, ambos contienen la misma solución en la misma concentración. La única diferencia es que uno de los tubos de ensayo es más delgado que el otro, las imágenes se muestran a continuación:

LONGITUDES DE TRAYECTORIAS DIFERENTES POR DISTINTAS MUESTRAS

Hacemos pasar luz de la misma intensidad (P0) en ambos contenedores. En el primer caso la luz tiene que viajar sólo en una corta distancia, mientras que en el segundo caso tiene que pasar a través de una longitud mucho más larga de la muestra. Podríamos deducir que en el segundo caso más cantidad de la luz será absorbida, ya que la longitud de la trayectoria es mucho más larga. En otras palabras, la absorbancia aumenta a medida que la longitud de la trayectoria aumenta.

Las dos observaciones descritas anteriormente (las que se refieren a la relación entre la absorbancia y la concentración y la absorbancia y la longitud de la trayectoria) constituyen la Ley de Beer-Lambert, que se muestra a continuación:

A = ε * ι * c

Donde:

  • A es un número adimensional.
  • ι la constante de proporcionalidad, se denomina coeficiente de extinción molar o absortividad molar, tiene unidades de litro/mol*cm.
  • c tienen las unidades habituales de longitud (cm) y concentración (mol/litro).

El coeficiente de extinción (ε) es una constante para una sustancia dada, siempre que la temperatura y la longitud de onda son constantes. En la práctica, el coeficiente de extinción medido también depende de las características del instrumento utilizado. Por esta razón, normalmente no se utilizan valores predeterminados del coeficiente de extinción para análisis cuantitativo. Para transiciones electrónicas, la diferencia de energía entre los estados fundamental y excitados, es relativamente grande. Por tanto, a temperatura ambiente, es muy probable que todas las moléculas estén en estado electrónico fundamental. La absorción y vuelta al estado fundamental, son procesos rápidos por lo que el equilibrio se alcanza muy rápidamente.

Es importante notar que ε es una función de la longitud de onda y por lo tanto la Ley de Beer-Lambert es verdadera sólo para la luz de una sola longitud de onda o luz monocromática.

La medida cuantitativa de la absorción de la luz en función de la longitud de onda puede establecer tanto la identidad como la concentración de una sustancia en solución.