[0:00]Saludos cordiales, estimados estudiantes, continuando con el desarrollo de nuestro curso, eh vamos ahora en esta lección a analizar los componentes que tienen todos los equipos que se utilizan en espectroscopia óptica.
[0:16]Esta es la primera de una serie de videos que nos van a permitir evidenciar las características de los equipos que se utilizan con el fin de cuantificar o caracterizar un analito en función de su habilidad de absorber o emitir energía en ciertas regiones del espectro electromagnético.
[0:35]Sí. Eh los equipos de espectroscopia óptica tienen un diseño que les permite justamente medir la cantidad de energía absorbida o emitida por un analito.
[0:47]Y se puede generalizar los componentes de un equipo de espectroscopia óptica como estos cinco que estamos revisando aquí en la diapositiva.
[0:58]Todo equipo de espectroscopia óptica requiere tener una fuente de radiación, un selector de longitud de onda, un recipiente portamuestras, un detector y un procesador de señal.
[1:09]Aquí en el lado izquierdo de la diapositiva tenemos un diagrama en el cual estamos mirando todas las los componentes de un espectrofotómetro que trabaja solamente con un haz de energía.
[1:21]que se conoce como espectrofotómetro monoaz. Ya vamos a ver las características de estos espectrofotómetros. Y aquí abajo yo les he puesto una imagen de un espectrofotómetro, eh un modelo muy antiguo.
[1:33]Sin embargo, es un modelo muy fiable y que se puede utilizar si es que está en buenas condiciones, que es el espectronic 20, que es lo que se sería equivalente a tener un auto clásico.
[1:43]Es un equipo eh muy interesante ya que a pesar de su sencillez, da medidas muy robustas y como pueden ver, por ejemplo, el donde nosotros estamos viendo la señal es un sistema totalmente analógico como un eh el sistema que tenían las radios antiguas, ¿okay?
[2:00]Sin embargo, en esta aguja se está marcando la cantidad de energía absorbida o emitida por una muestra, ¿sí? Vamos a partir entonces por el primer componente que son las fuentes de radiación.
[2:13]Idealmente, las fuentes de radiación deberían emitir la la energía en el rango de longitudes de onda que nosotros queremos estudiar.
[2:23]Es decir, si se trata de un equipo de espectroscopia ultravioleta visible, la energía debe ser emitida en el rango que incluya los dos eh sectores de la energía.
[2:34]El equipo que nosotros tenemos en el laboratorio emite energía de 200 a 800 nanómetros, lo cual cubre justamente estas dos regiones del espectro electromagnético, ¿sí? Además, la radiación debe ser emitida con una intensidad suficiente para poder generar el fenómeno de absorción o emisión de la radiación.
[2:53]Hay que evitar que nuestras fuentes de radiación eh fluctúen, ¿sí?, debido justamente a fenómenos como variaciones de voltaje, etcétera.
[3:04]Y sobre todo deben ser estables en intervalos considerables de tiempo, ¿sí? Como podemos ver, aquí les coloqué un par de imágenes, ¿sí?
[3:15]Las fuentes de radiación no son más que eh, digamos, unos tipos especiales de focos.
[3:20]Por ejemplo, el que nosotros tenemos aquí en la parte superior es una lámpara de deuterio que se utiliza en espectroscopia ultravioleta visible, y en la figura 4, tenemos una lámpara de cátodo hueco que se utiliza en espectroscopia de absorción atómica.
[3:37]Y justamente vamos a ver las diferentes tipos de fuentes de radiación que nosotros tenemos, ¿sí? Entonces, para el caso de la espectroscopia ultravioleta visible e infrarroja, nosotros necesitamos que la radiación se genere en un amplio rango de longitudes de onda, ¿sí?
[3:54]Porque los analitos van a tener diferentes eh absorciones a longitudes de onda específicas.
[4:00]Por consiguiente, las fuentes de radiación que cumplen este objetivo se conocen como fuentes continuas, ¿sí? Es decir, son prácticamente focos que tienen características especiales que permiten la emisión de energía en las regiones que estamos mencionando.
[4:17]En el caso del ultravioleta y visible se se utilizan estos focos o lámparas, ¿sí? En el caso del infrarrojo, nosotros utilizamos otros componentes que se llaman filamentos incandescentes por la diferencia, obviamente, de energía de la región en la que estamos trabajando.
[4:34]En cambio, para las aplicaciones como la espectroscopia de absorción atómica, nosotros necesitamos una fuente que sea muy estable y que produzca la longitud de onda específica a la cual un átomo se ioniza.
[4:50]La espectroscopia de absorción atómica está mhm cuantificando sobre todo metales, ¿sí? por estas características, por la característica de absorción de energía en la región del ultravioleta visible.
[5:04]Entonces, estas fuentes se conocen como fuentes de líneas, ¿por qué razón? Porque producen radiación casi monocromática, ¿sí?, a una longitud de onda específica.
[5:13]También en los equipos más modernos se se están trabajando ya con láser, que son fuentes de alta intensidad y que también eh se se generan este tipo de radiación monocromática y se pueden eh encontrar para en equipos ya de mayores prestaciones como, por ejemplo, los los espectrofotómetros de absorción atómica de plasma inducido y ciertos equipos de espectroscopia infrarroja.
[5:37]Este es un cuadro que lo tienen ustedes también en su apunte, que lo pueden revisar con más calma.
[5:40]Ahora vamos a es un resumen como ya dijimos, tenemos dos tipos de fuentes de radiación, fuentes continuas y fuentes de líneas.
[5:51]Entre las fuentes continuas tenemos las lámparas típicas, es decir, focos, ¿no es cierto?, filamentos incandescentes, y entre las fuentes de líneas tenemos diferentes opciones como la lámpara de cátodo hueco, pero no es malo entregar información sobre otros como la lámpara de descarga sin electrodos, lámpara de vapor de sodio y mercurio, que son similares a los a las lámparas que se utilizan para eh dar la iluminación nocturna en nuestras ciudades y los láseres.
[6:22]Entonces, aquí están las diferentes lámparas y el rango de longitud de onda donde se utilizan, ¿sí? La lámpara de xenón, por ejemplo, está en un rango de el visible, ¿sí?
[6:36]incluso le falta un poco para el visible porque el visible llega hasta 800 nanómetros, pero bueno, 250 a 600 está en la zona del visible, ¿sí?
[6:44]La lámpara de hidrógeno y deuterio, en cambio, usted en la zona del ultravioleta.
[6:49]La lámpara de wolframio halógeno, esta está abarcando el ultravioleta, el visible y el infrarrojo, ¿sí?
[6:57]Los filamentos incandescentes, como pueden ver, están en otra región específica para el infrarrojo y se utilizan para este fenómeno, ¿verdad?
[7:07]La lámpara de cátodo hueco, como ya dijimos, trabaja en la zona del ultravioleta visible y se utiliza para fenómenos de absorción atómica, lo mismo la lámpara de descarga sin electrodos.
[7:18]Estas lámparas de sodio y mercurio, eh, perdón, sí, mercurio también, ¿no es cierto? Y los láseres ya explicamos sus características, sobre todo que generan mayor estabilidad en la señal, ¿sí?
[7:33]Entonces, dependiendo del tipo de equipo, nosotros vamos a tener estas fuentes de radiación que nos están generando la energía necesaria para dar lugar al fenómeno de absorción o emisión de energía.
[7:47]Luego, nosotros vamos a tener los componentes que seleccionan la longitud de onda específica necesaria para generar este fenómeno en nuestro analito.
[8:00]Nosotros ya vimos al menos en cálculos que es necesario que el analito sea irradiado a una cierta longitud de onda específica para que se pueda generar la absorción.
[8:08]Idealmente, la radiación debe ser monocromática, es decir, debería ser emitida a una sola longitud de onda.
[8:14]Sin embargo, no existe ningún selector de onda que sea capaz de cumplir este requisito de radiación monocromática.
[8:21]Lo que hacen los selectores de longitud de onda es hacer eh pasar una banda, un grupo limitado y continuo de longitudes de onda.
[8:34]Obviamente, las performance de los selectores de longitud de onda se va a va a estar relacionada al ancho de banda.
[8:42]Mientras menor sea el ancho de banda, vamos a acercarnos más a esta condición de radiación monocromática, y esto va a permitir que nosotros tengamos la posibilidad de generar el el fenómeno de absorción o emisión en un solo analito.
[8:57]Por consiguiente, nuestro método será más sensible, más selectivo y también podremos cumplir con la condición de linealidad, es decir, de lo que habíamos visto en la clase pasada, el hecho de que la concentración sea directamente proporcional a la absorbancia.
[9:12]Al final, obtenemos una mejor resolución.
[9:16]Estos son los eh filtros más baratos que se pueden encontrar en el mercado, se conocen como filtros de absorción, y obviamente lo que van a hacer es eh seleccionar una porción del espectro visible, ¿sí?
[9:30]No son otra cosa que vidrios coloreados que absorben ciertas zonas del espectro visible, entonces aquí está uno de sus peros, solamente funcionan en la región del visible, ¿sí?
[9:43]Eh se emplean mucho en equipos de espectrometría ultravioleta visible, específicamente en los lectores de ELISA, ¿sí?
[9:50]Y tienen anchos de banda entre 50 y 300 nanómetros, entonces, como podemos ver, la sensibilidad de estos filtros de absorción es baja, ¿sí?
[10:01]No obstante, existen otros filtros que mejoran estas prestaciones de los filtros de absorción que se conocen como filtros de interferencia.
[10:09]En este caso, este filtro de interferencia trabaja en función de un fenómeno de interferencia constructiva, ¿sí?
[10:17]La radiación atraviesa múltiples capas de materiales diferentes, por ejemplo, sales de con características dieléctricas como fluoruro de calcio o magnesio, las cuales se encuentran dentro de películas metálicas semitransparentes.
[10:33]Entonces, evidentemente, la longitud de onda deseada va a empezar a reflejarse y a potenciarse con la radiación incidente, generando una interferencia constructiva.
[10:44]Es decir, vamos a amplificar esta longitud de onda, y esto permite también que mejoremos mucho en el caso del ancho de banda.
[10:52]El ancho de banda ya es de 1 a 10 nanómetros, lo cual en comparación con los filtros de absorción es bastante mejor, ¿sí?
[11:00]Sin embargo, existen otro tipo de selectores de longitud de onda que son capaces de mejorar mucho esta prestación, que se conocen como monocromadores, ¿sí?
[11:13]Estos monocromadores tienen un componente óptico que va a permitir la dispersión de la radiación, ¿sí?
[11:21]Y va a descomponerla en todas sus longitudes de onda. Entonces, aquí, por ejemplo, en esta lámina he colocado para que también lo revisen, la dispersión del espectro visible en todos los colores, ¿no es cierto?, siendo el violeta, como pueden ver, el que tiene la longitud de onda más corta, es decir, es la zona más energética hasta el rojo que tiene la longitud de onda mayor, ¿no?
[11:47]Entonces, por eso estamos viendo que la región del visible está entre 300 a 800 nanómetros, ¿sí? Entonces, esta dispersión de la radiación, como les decía, se logra mediante este diseño, ¿no?
[11:57]Existe un elemento de dispersión, va a haber una ranura de entrada y una de salida, y obviamente para seleccionar de mejor manera la longitud de onda, tenemos que contar con componentes ópticos como son espejos que permiten justamente la difracción y refracción de la luz, ¿sí? Entonces, uno de los componentes ópticos de estos monocromadores son los prismas.
[12:24]Los prismas permiten la dispersión de la radiación infrarroja, visible y ultravioleta.
[12:29]En el caso del ultravioleta se utilizan prismas de cuarzo, para el visible se utilizan prismas de vidrio de silicato y en el infrarrojo utilizamos sales como el cloruro de sodio o bromuro de potasio.
[12:40]Entonces, las longitudes de onda van a de la radiación, ¿no es cierto?, que pasa por esta rendija de entrada, se amplifican por un lente colimador, pasan a través del prisma, refractándose en todas las longitudes de onda, ¿sí?
[12:54]Y este lente focalizador va a a tener un juego, un movimiento que permite justamente la la que la luz que ya está eh separada en sus diferentes longitudes de onda, pase a través de la rendija de salida.
[13:10]Otros elementos que son más eh confiables, incluso que los prismas son las redes de difracción.
[13:16]También existen redes específicas para ultravioleta, visible e infrarrojo, y se trata de una rejilla que tiene una serie de surcos marcados en vidrio o en superficies metálicas o cerámicas.
[13:29]Y este es un punto de para considerar, sobre todo, para la calidad de un equipo.
[13:33]Mientras más surcos existan en la rejilla, la descomposición de la luz será mayor, ¿sí?
[13:40]El fenómeno por el cual ocurre este eh esta difracción es una interferencia constructiva, y aquí es importante establecer el orden de difracción, que es un eh una constante asociada al material, es un número entero, ¿sí?, que permite justamente eh caracterizar la performance de estas de estas redes de difracción.
[14:04]¿Cuál es lo más qué es lo más importante de estos componentes que permiten la descomposición de la luz en todas sus longitudes de onda?
[14:10]Es lograr este esta operación de importancia, que es el barrido espectral, ¿sí? Nosotros habíamos visto ya que para lograr un espectro, tenemos que irradiar nuestra muestra con una serie de longitudes de onda y obtener justamente el máximo, donde sabremos a qué longitud de onda absorbe nuestro analito, ¿sí?
[14:30]Por último, tenemos las características fundamentales de los selectores de longitud de onda, y esto es lo que quisiera que ustedes revisen con claridad.
[14:41]En el con el filtro de absorción y con el filtro de interferencia no se puede hacer barrido espectral, mientras que con los monocromadores que contienen prismas y redes de difracción, sí.
[14:51]Continuaremos entonces con la segunda parte de este video. Muchísimas gracias por su atención.
