Espectroscopia UV - Definición, Principio, Pasos, Partes, Usos

¿Qué es la espectroscopia UV?

La espectroscopia es la medición e interpretación de la radiación electromagnética absorbida o emitida cuando las moléculas o los átomos o iones de una muestra pasan de un estado energético a otro. La espectroscopia UV es un tipo de espectroscopia de absorción en la que la luz de la región ultravioleta (200-400 nm) es absorbida por la molécula, lo que da lugar a la excitación de los electrones desde el estado básico a un estado energético superior.

Principio de la Espectroscopia UV

1. Básicamente, la espectroscopia está relacionada con la interacción de la luz con la materia.
2. Cuando la materia absorbe la luz, el resultado es un aumento del contenido energético de los átomos o moléculas.
3. Cuando se absorben las radiaciones ultravioletas, se produce la excitación de los electrones desde el estado básico hacia un estado de mayor energía.
4. Las moléculas que contienen electrones π o electrones no enlazantes (electrones n) pueden absorber energía en forma de luz ultravioleta para excitar estos electrones a orbitales moleculares superiores no enlazantes.
5. Cuanto más fácilmente se exciten los electrones, mayor será la longitud de onda de la luz que pueden absorber. Hay cuatro tipos posibles de transiciones (π-π*, n-π*, σ-σ* y n-σ*), y pueden ordenarse como sigue: σ-σ* > n-σ* > π-π* > n-π*
6. La absorción de la luz ultravioleta por parte de un compuesto químico producirá un espectro distinto que ayudará a la identificación del compuesto.

Instrumentación o partes de la espectroscopia 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, ya que cubren toda la región UV.
• Las lámparas de filamento de tungsteno son ricas en radiaciones rojas; más concretamente, emiten las radiaciones de 375 nm, mientras que la intensidad de las lámparas de hidrógeno-deuterio es inferior a 375 nm.

Monocromador

• Los monocromadores suelen estar compuestos por prismas y rendijas.
• La mayoría de los espectrofotómetros son de doble haz.
• La radiación emitida por la fuente primaria se dispersa con la ayuda de prismas giratorios.
• Las distintas longitudes de onda de la fuente de luz que están separadas por el prisma se seleccionan entonces mediante las rendijas, de forma que la rotación del prisma da lugar a una serie de longitudes de onda en continuo aumento que pasan por las rendijas para su registro.
• El haz seleccionado por la rendija es monocromático y se divide además en dos haces con la ayuda de otro prisma.

Células de muestra y de referencia

• Uno de los dos haces divididos se hace pasar por la solución de la muestra y el segundo haz se hace pasar por la solución de referencia.
• Tanto la solución de muestra como la de referencia están contenidas en las celdas.
• Estas células están hechas de sílice o cuarzo. No se puede utilizar vidrio para las células, ya que también absorbe la luz en la región UV.

Detector

• Generalmente, dos fotocélulas cumplen la función de detector en la espectroscopia UV.
• Una de las fotocélulas recibe el haz de la célula de muestra y el segundo detector recibe el haz de la referencia.
• La intensidad de la radiación de la célula de referencia es más fuerte que el haz de la célula de muestra. Esto da lugar a la generación de corrientes pulsantes o alternas en las fotocélulas.

Amplificador

• La corriente alterna generada en las fotocélulas se transmite al amplificador.
• El amplificador está acoplado a un pequeño servómetro.
• Generalmente, la corriente generada en las fotocélulas es de muy baja intensidad, el objetivo principal del amplificador es amplificar las señales muchas veces para poder obtener señales claras y grabables.

Dispositivos de grabación

• La mayoría de las veces el amplificador se acopla a un bolígrafo grabador que se conecta al ordenador.
• El ordenador almacena todos los datos generados y produce el espectro del compuesto deseado.

Fuente de la imagen: Ninjas Prácticos.

Aplicaciones de la espectroscopia UV

Detección de impurezas

• Es uno de los mejores métodos para la determinación de impurezas en moléculas orgánicas.
• Pueden observarse picos adicionales debidos a las impurezas de la muestra y puede compararse con el de la materia prima estándar.
• Midiendo también la absorbancia a una longitud de onda específica, se pueden detectar las impurezas.

Elucidación de la estructura de los compuestos orgánicos

Es útil en la elucidación de la estructura de las moléculas orgánicas, como en la detección de la presencia o ausencia de insaturación, la presencia de heteroátomos.

1. La espectroscopia de absorción UV puede utilizarse para la determinación cuantitativa de compuestos que absorben la radiación UV.
2. La espectroscopia de absorción UV puede caracterizar los tipos de compuestos que absorben la radiación UV, por lo que se utiliza en la determinación cualitativa de los compuestos. La identificación se realiza comparando el espectro de absorción con los espectros de compuestos conocidos.
3. Esta técnica se utiliza para detectar la presencia o ausencia de un grupo funcional en el compuesto. La ausencia de una banda en una determinada longitud de onda se considera una prueba de la ausencia de un grupo concreto.
4. La cinética de la reacción también puede estudiarse mediante la espectroscopia UV. Se hace pasar la radiación UV a través de la célula de reacción y se pueden observar los cambios de absorbancia.
5. Muchos fármacos se encuentran en forma de materia prima o en forma de formulación. Pueden ensayarse haciendo una solución adecuada del fármaco en un disolvente y midiendo la absorbancia a una longitud de onda específica.
6. Los pesos moleculares de los compuestos pueden medirse espectrofotométricamente preparando los derivados adecuados de estos compuestos.
7. El espectrofotómetro UV puede utilizarse como detector para la HPLC.

Referencias

1. http://www.indiastudychannel.com/resources/146681-Principle-working-and-applications-of-UV-spectroscopy.aspx
2. https://www.slideshare.net/AlexaJacob1/uv-visible-spectroscopy-ppt
3. https://www.slideshare.net/manishpharma/application-of-uv-spectroscopy
4. https://medium.com/@ankur1857/principio-de-ultra-violeta-uv-espectrofotómetro-e6a1c435d258
5. https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet%E2%80%93visible_spectroscopy