Introducción a las Técnicas Espectroscópicas y Electroquímicas

1. Diferencias entre Espectrofotometría de Absorción y Emisión

**Espectrofotometría de Absorción:** El aparato emite radiación y se mide la radiación que la muestra absorbe.

**Espectrofotometría de Emisión:** El aparato mide la radiación que emite la muestra.

2. Conversión de Señales en Métodos de Medida

Los distintos métodos de medida convierten las propiedades físicas que se miden en **señales eléctricas**, ya que estas son más fáciles de medir y procesar.

3. Diferencia entre Potenciometría y Conductimetría

**Potenciometría:** Mide la diferencia de potencial de la muestra.

**Conductimetría:** Mide la conductividad eléctrica de una sustancia, es decir, su capacidad para conducir la corriente eléctrica.

4. Electrodos de Referencia

Los **electrodos de referencia** son electrodos de potencial conocido y constante. Se utilizan en potenciometría para medir el potencial de otros electrodos. Algunos ejemplos comunes son los electrodos de calomelanos (Hg/Hg2Cl2) y de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl).

5. Ecuación del Electrodo de Vidrio de Ag/AgCl

La ecuación que relaciona el potencial medido por la célula y el pH para el electrodo de vidrio de Ag/AgCl es:

AgCl + e ⇌ Ag + Cl || E = E0 – 0,059 log [Cl] = 0,197

½ H2 – e ⇌ H+

AgCl + ½ H2 ⇌ H+ + Ag+ + Cl

6. Calibración del pH-metro

La calibración del pH-metro consiste en introducir el electrodo en **disoluciones tampón** (o patrones) de pH conocido. Se ajusta el aparato para que muestre el valor correcto del pH de cada disolución tampón. Esto permite construir una **recta de calibración** para determinar el pH de muestras desconocidas. Después de su uso, el pH-metro se conserva en una solución de KCl para evitar la deshidratación del electrodo.

7. Electrodos Selectivos

Los **electrodos selectivos** son electrodos que responden selectivamente a la actividad de un ión específico. Se utilizan en análisis electroquímicos para la determinación de la concentración de iones en solución.

**Aplicaciones:**

  • Análisis de iones en muestras ambientales
  • Control de calidad en la industria alimentaria
  • Monitoreo de procesos químicos

8. Valoración de Sosa con Ftalato de Potasio

Si existe duda en el punto final de la valoración de sosa con ftalato de potasio debido a la dificultad para apreciar el viraje del indicador, se puede utilizar una **valoración potenciométrica** para determinar el punto final con mayor precisión.

9. Conductimetría

a) ¿Qué mide?

Mide la **conductividad eléctrica** de una sustancia, es decir, su capacidad para conducir la corriente eléctrica.

b) ¿Qué relación tiene la conductividad con la resistividad?

La conductividad es la **inversa de la resistividad**. A mayor conductividad, menor resistividad y viceversa.

c) ¿En qué unidades suele venir? ¿Qué relación numérica existe entre dichas unidades?

Se mide en **Siemens (S)** y sus submúltiplos, como **milisiemens (mS)** y **microsiemens (µS)**. La relación entre ellos es: 1 S = 1000 mS = 1,000,000 µS.

d) ¿Qué aplicaciones suele tener?

  • Determinar la **mineralización del agua**.
  • Estimar los **sólidos disueltos en agua**.

e) ¿Cómo varía con la concentración de la sal?

La conductividad **aumenta con la concentración de la sal**. También depende de la temperatura.

f) ¿Cómo se suele calibrar?

Se calibra con **patrones de KCl** de conductividad conocida.

10. Espectro Electromagnético

El espectro electromagnético se divide en diferentes regiones según la longitud de onda de la radiación:

  • **Rayos Gamma:** 0,1 Å – 1 Å
  • **Rayos X:** 1 Å – 100 Å
  • **Ultravioleta:** 150 nm – 400 nm
  • **Luz Visible:** 400 nm – 700 nm (Violeta – Rojo)
  • **Infrarroja:** 700 nm – 100 µm
  • **Radio:** 100 µm – …

La luz visible está limitada por el violeta (400 nm) y el rojo (700 nm).

11. Ley de Lambert-Beer

La Ley de Lambert-Beer describe la relación entre la absorbancia de una sustancia y su concentración:

**A = εbc**

Donde:

  • **A:** Absorbancia
  • **ε:** Absortividad molar
  • **b:** Longitud del paso óptico
  • **c:** Concentración

**Absorbancia:** Cantidad de radiación absorbida por la muestra. Se define como A = log10(I0/I), donde I0 es la intensidad de la luz incidente e I es la intensidad de la luz transmitida.

**Transmitancia:** Cantidad de radiación transmitida por la muestra. Se define como T = I/I0.

**Relación Absorbancia vs Concentración:** La absorbancia es directamente proporcional a la concentración de la especie absorbente. A mayor concentración, mayor absorbancia.

12. Componentes de un Espectrofotómetro

  • **Lámpara:** Fuente de radiación
  • **Filtro (Monocromador):** Selecciona la longitud de onda de la radiación
  • **Cubeta:** Contiene la muestra
  • **Sistema Detector o Traductor:** Convierte la radiación transmitida en una señal eléctrica
  • **Dispositivo de Lectura:** Muestra la señal eléctrica, generalmente en unidades de absorbancia o transmitancia

13. Diferencias entre Determinaciones Colorimétricas y Espectrofotométricas

Las **determinaciones colorimétricas** se basan en la medición del color de una solución, que está relacionado con la concentración de la sustancia que produce el color. Las **determinaciones espectrofotométricas** son más generales y se basan en la medición de la absorción o transmisión de la radiación a una longitud de onda específica.

14. Calibración del Espectrofotómetro

La calibración del espectrofotómetro se realiza utilizando una **solución blanco** (o de referencia) que no contiene la sustancia a analizar. Se ajusta el aparato para que la absorbancia del blanco sea cero. Luego, se miden las absorbancias de soluciones de concentración conocida para construir una **recta de calibración**. El blanco sirve como punto de referencia para corregir las mediciones de las muestras.

15. Afirmaciones sobre Espectrofotometría

a) En todo caso la absorbancia aumenta con la concentración.

Verdadero. Según la Ley de Lambert-Beer, la absorbancia es directamente proporcional a la concentración.

b) El blanco siempre tiene una absorbancia cero.

Falso. El blanco puede tener una absorbancia pequeña, pero se ajusta el espectrofotómetro para que la lectura sea cero.

c) El espectrofotómetro no tiene límite superior de lectura.

Falso. Los espectrofotómetros tienen un límite superior de lectura. Si la absorbancia es demasiado alta, la muestra debe diluirse.

d) Una A = 0 se corresponde con una transmitancia elevada.

Verdadero. Si la absorbancia es cero, significa que toda la radiación se transmite a través de la muestra.

16. Absorción Atómica

En la **absorción atómica**, la absorción de la radiación es llevada a cabo por los **átomos** en estado fundamental. En la espectrofotometría molecular, la absorción es realizada por los **electrones de las moléculas**.

**Ventajas de la Absorción Atómica:**

  • Alta sensibilidad (ppb)
  • Alta selectividad
  • No requiere pretratamiento de la muestra
  • Requiere pequeñas cantidades de muestra
  • Ideal para la determinación de metales

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