Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

Pregrado → Química orgánica → Espectroscopía y análisis estructural ↓


Espectroscopia UV-visible


La espectroscopía ultravioleta-visible (UV-Vis) es una técnica ampliamente utilizada en el campo de la química analítica y la química orgánica. Se ocupa de la medición de la absorción de luz UV o visible por sustancias químicas. Esta técnica ayuda a identificar y analizar varios compuestos orgánicos. En esta explicación exhaustiva, discutiremos en profundidad los principios, la instrumentación y las aplicaciones de la espectroscopía UV-Vis en química orgánica. También incluiremos ejemplos y diagramas para ayudarte a comprender mejor esta importante herramienta analítica.

Principios de la espectroscopia UV-visible

La espectroscopía UV-Vis se basa en la absorción de luz ultravioleta (UV) y visible por las moléculas. La energía absorbida por la molécula provoca transiciones electrónicas, donde los electrones se mueven de un nivel de energía más bajo a un nivel de energía más alto. La longitud de onda de la luz absorbida y la magnitud de la absorción proporcionan información valiosa sobre la estructura molecular de una sustancia.

Transiciones electrónicas

Las moléculas están compuestas de diferentes niveles de energía, y los electrones pueden ser excitados de un nivel de energía a otro al absorber energía. En la espectroscopía UV-Vis, las transiciones más comunes son:

  • σ → σ*: Estas transiciones implican la excitación de electrones del orbital de enlace sigma al orbital antibonding sigma. Requieren más energía y generalmente ocurren en la región UV.
  • n → σ*: Transición no enlazante a antibonding sigma. Esto generalmente ocurre cuando los electrones de par solitario se excitan.
  • π → π*: Excitación de un electrón de un orbital de enlace pi a un orbital antibonding pi. Esto es común en moléculas con dobles enlaces y generalmente ocurre en el rango visible.
  • n → π*: Transición no enlazante a enlace pi. Estas energías típicamente se encuentran en el espectro visible para los grupos carbonilo y grupos funcionales similares.

Ley de Beer–Lambert

La ley de Beer-Lambert es un principio fundamental en la espectroscopía UV-Vis, que vincula la absorción de luz con las propiedades de la sustancia a través de la cual viaja la luz. Esta ley se expresa matemáticamente de la siguiente manera:

        A = εlc

Dónde:

  • A es la absorbancia de la solución.
  • ε es la absortividad molar o coeficiente de extinción molar, expresado en L/mol cm.
  • l es la longitud de camino de la celda de la muestra (cubeta) en centímetros.
  • c es la concentración de la solución en mol/L.

La ley de Beer-Lambert muestra que la absorción es directamente proporcional a la concentración de la solución y a la longitud de camino del sistema óptico. Esta relación puede representarse gráficamente para determinar la concentración desconocida.

Concentración (C) Absorción(A) A = εlc

Instrumentación de la espectroscopia UV-visible

Los componentes básicos de un espectrofotómetro UV-Vis incluyen una fuente de luz, un monocromador o filtro, un porta muestras (generalmente una cubeta), un detector y una pantalla o procesador de datos. Cada uno de estos desempeña un papel importante en la medición precisa de la absorbancia.

Fuente de luz

Un espectrofotómetro UV-Vis típico utiliza una lámpara de deuterio para la región UV o una lámpara de tungsteno para la región visible. Algunos instrumentos combinan las dos para cubrir todo el espectro UV-visible.

Monocromador

El monocromador separa la luz en sus longitudes de onda componentes. Normalmente consiste en un prisma o una red de difracción, que dispersa la luz en sus componentes espectrales. Al girar el monocromador, una longitud de onda específica de la luz se separa y se dirige a través de la muestra.

Porta muestras

La muestra se coloca generalmente en una cubeta con una longitud de camino conocida. Las cubetas suelen estar hechas de cuarzo o vidrio óptico, ya que estos materiales no absorben en el rango UV-Vis.

Detectores

Después de pasar por la muestra, la luz llega al detector, que convierte la luz transmitida en una señal eléctrica. Los detectores comunes incluyen tubos fotomultiplicadores y fotodiodos.

Procesamiento y visualización de datos

Las señales del detector se procesan para calcular la absorbancia o transmisividad. Los resultados se muestran digital o gráficamente como un espectro de absorción, en el que se grafica la absorbancia contra la longitud de onda.

Fuente de luz Cubeta de muestra Detectores

Aplicaciones de la espectroscopia UV-visible

La espectroscopía UV-Vis tiene muchas aplicaciones en química orgánica y en diversas otras disciplinas científicas:

Análisis cuantitativo

El uso más común de la espectroscopía UV-Vis es la determinación cuantitativa de varios analitos. Usando la ley de Beer-Lambert, la concentración de un compuesto en solución puede determinarse con precisión midiendo su absorbancia a una longitud de onda específica.

Por ejemplo, si tienes una solución que contiene un compuesto coloreado, puedes preparar una serie de soluciones estándar de concentraciones conocidas, medir su absorbancia y crear una curva de calibración. Midiendo la absorbancia de una muestra desconocida y consultando la curva de calibración, se puede calcular la concentración de la solución desconocida.

Concentración Absorción Curva de calibración

Análisis cualitativo y explicación estructural

La espectroscopía UV-Vis también puede proporcionar información sobre la estructura electrónica y la conjugación de moléculas orgánicas. A continuación se presentan algunos casos donde la espectroscopía UV-Vis es útil en el análisis estructural:

  • Sistemas conjugados: Las moléculas con conjugación extensa absorben a longitudes de onda más largas. Por ejemplo, el beta-caroteno, con su larga cadena conjugada, absorbe en la región visible, dando a las zanahorias su color naranja.
  • Compuestos aromáticos: Los compuestos aromáticos como el benceno exhiben bandas de absorción características, conocidas como bandas B, que se deben a transiciones π → π*.
Longitud de onda (nm) Absorción Espectro de ejemplo

Limitaciones de la espectroscopia UV-visible

Aunque la espectroscopía UV-Vis es una herramienta versátil y poderosa, aún tiene algunas limitaciones:

  • No especificidad: Varios compuestos pueden tener un espectro de absorción similar, lo que a veces dificulta distinguir entre ellos basándose únicamente en el análisis UV-Vis.
  • Preparación de muestras: Los resultados precisos dependen en gran medida de una preparación precisa de la muestra y de la limpieza de las cubetas.
  • Rango de concentración: Concentraciones demasiado altas o demasiado bajas pueden causar desviaciones de la ley de Beer–Lambert, afectando a la precisión.

Conclusión

La espectroscopía UV-visible es una técnica importante en el arsenal de herramientas disponibles para analizar y estudiar compuestos orgánicos. Proporciona datos valiosos sobre transiciones electrónicas, ayudando a identificar y cuantificar una amplia gama de sustancias. Comprender esta técnica permite a los químicos interpretar datos de absorción, dilucidar estructuras moleculares y realizar un análisis químico integral. Al comprender sus principios, herramientas, aplicaciones y limitaciones, se puede aprovechar al máximo este método en investigaciones científicas y aplicaciones prácticas.


Pregrado → 2.6.4


U
username
0%
completado en Pregrado

← Anterior (2.6.3)
Espectrometría de masas
Siguiente (2.6.5) →
Cristalografía de rayos X

Comentarios 



Espectroscopia UV-visible

https://www.chemistryelite.com/ug/2.6.4?ceal=es