UV-Vis


Radiación UV-Vis


Una diferencia obvia entre ciertos compuestos es su color. Aunque vemos la luz solar (o la luz blanca) como uniforme o de color homogéneo, en realidad está en el amplio espectro de longitudes de onda de radiación ultravioleta y el espectro visible (UV-Vis), e infrarrojo (IR). Al pasar la luz solar a través de un prisma, los colores componentes de la parte visible se pueden separar, lo que actúa para orientar la luz en diferentes grados según la longitud de onda correspondiente.

La radiación electromagnética tal como la luz visible se trata comúnmente como un fenómeno caracterizado por una longitud de onda o frecuencia. La longitud de onda se define como la distancia entre picos adyacentes (o canales), y pueden ser designados en metros, centímetros o nanómetros (10-9 metros). Frecuencia es el número de ciclos de onda que viajan más allá de un punto fijo por unidad de tiempo, y suele darse en ciclos por segundo, o hertzios (Hz). Las longitudes de onda visibles cubren un rango desde aproximadamente 400 hasta 800 nm.

La radiación electromagnética puede considerarse una combinación alternada de campos eléctricos y magnéticos que viajan a través del espacio con un movimiento ondulado. Debido a que la radiación actúa como una onda, puede ser clasificados en términos de longitud de onda o frecuencia, que son relacionados por la siguiente ecuación:

ν = c / λ

Donde:

  • ν es la frecuencia (en segundos)
  • c es la velocidad de la luz (3 × 108 ms-1)
  • λ es la longitud de onda (en metros).

La longitud de onda visible más larga es roja y la más corta es violeta. Otros colores comunes del espectro, en orden de longitud de onda decreciente. Las longitudes de onda de lo que percibimos como colores particulares están en la luz visible y se muestran a continuación.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Cuando la luz blanca pasa a través de o es reflejada por una sustancia coloreada, una parte característica de las longitudes de onda mixtas se absorbe. La luz restante asumirá entonces el color complementario a la(s) longitud(es) de onda absorbida(s). Así, la absorción de 420 – 430 nm de luz la hace una sustancia amarilla, y la absorción de 500 – 520 nm la hace la luz roja. El verde es único en que puede ser creado por la absorción cerca de 400 nm, así como absorción cerca de 800 nm.

El espectro visible constituye sólo una pequeña parte del espectro de la radiación total. La mayoría de la radiación que nos rodea no se puede ver, pero puede ser detectada por la detección de instrumentos. Este espectro electromagnético se extiende desde longitudes de onda muy cortas (incluyendo gamma y rayos X) hasta longitudes de onda muy largas (incluyendo microondas y ondas de radio).

Por otra parte, si todas las longitudes de onda visibles se transmiten (es decir, no absorbe nada), la solución muestra aparece en blanco. Si una muestra de solución absorbe luz roja (~ 700nm), aparece verde porque el verde es el color complementario del rojo.

Para entender por qué algunos compuestos están coloreados y otros no, y para determinar la relación de la conjugación con el color, debemos hacer mediciones precisas de la absorción de luz a diferentes longitudes de onda y cerca de la parte del espectro visible.

La región del espectro visible comprende energías de fotones de 36 a 72 kcal/mol, y la región ultravioleta cercana, hasta 200 nm, extiende este intervalo de energía a 143 kcal/mol.

La radiación ultravioleta que tiene longitudes de onda inferiores a 200 nm es difícil de manejar, y es rara vez utilizada como herramienta de rutina para el análisis estructural.

Las energías señaladas anteriormente son suficientes para promover o excitar un electrón molecular a un orbital de mayor energía. Por consiguiente, la espectroscopia de absorción llevada a cabo en esta región es a veces llamado “espectroscopía electrónica”.

La energía asociada con la radiación electromagnética se define por la siguiente ecuación:

E = h * ν

Donde:

  • E es energía (en joules)
  • h es la constante de Planck (6,62 x 10-34 Js)
  • n es la frecuencia (en segundos)

En la espectroscopia UV-Vis, la luz UV de baja longitud de onda tiene la energía más alta. En algunos casos, esta energía es suficiente para causar efectos fotoquímicos no deseados reacciones al medir los espectros de muestra (recuerde, es la componente UV de la luz que causa quemaduras solares).

Cuando la radiación interactúa con la materia, una serie de procesos pueden ocurren, incluyendo la reflexión, la dispersión, la absorbancia, fluorescencia/fosforescencia (absorción y reemisión), y reacción fotoquímica (absorción y ruptura de enlaces). En general, al medir los espectros UV-Vis, sólo queremos absorbancia.

Porque la luz es una forma de energía, la absorción de la luz por la materia hace que el contenido energético de las moléculas (o átomos) aumente. La energía potencial total de una molécula generalmente está representada como la suma de sus energías electrónicas, vibratorias y rotatorias:

Etotal = Eelectrónica + Evibracional + Erotacional

La cantidad de energía que una molécula posee en cada forma no es continua sino una serie de niveles o estados discretos. Las diferencias de energía entre los diferentes estados están en el orden:

Eelectrónica > Evibracional > Erotacional

En algunas moléculas y átomos, los fotones de luz UV-Vis tienen suficiente energía para causar transiciones entre los diferentes niveles electrónicos. La longitud de onda de la luz absorbida es tener la energía requerida para mover un electrón desde un punto más bajo nivel de energía a un nivel de energía más alto.

Una vez que se conoce la intensidad de la luz después de pasar a través de la cubeta, puede ser relacionada con la transmitancia.