agosto 15, 2020
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Espectrofotómetro

Un espectrofotómetro es un material de laboratorio empleado para separar y medir los componentes espectrales de un fenómeno físico en particular. El espectrofotómetro suele ser un término amplio, a menudo utilizado para describir una cantidad de instrumentos capaces de medir una variable continua de un fenómeno. Este fenómeno puede ser espectral, o que se mezcla de alguna manera con otro tipo de componente. Por lo general, en luz visible, el espectrofotómetro puede separar la luz que es blanca y conseguir medir bandas de color estrechas individuales.

Otro de los usos del espectrofotómetro es que puede medir el espectro de las masas que se encuentran en las moléculas o átomos presentes, por ejemplo, en un gas. Los primeros espectrofotómetro conocidos se emplearon para esto, y venían en una variedad de colores cada uno separado para diferentes propósitos.

Este siempre ha sido un instrumento de laboratorio, que no podía faltar en ningún experimento de física, química o astronomía. La capacidad o alcance para determinar la composición química era un gran avance para la época. Y de hecho, hoy en día continúa siendo uno de los más empleados cuando de medir los componentes espectrales se refiere.

Uno de sus usos pocos conocidos, pero que igual es efectivo, es para analizar minuciosamente la composición química de las estrellas y los planetas. Estas herramientas son capaces de recopilar los datos necesarios sobre el origen del universo. ¡Así de impresionantes son! Por lo tanto, no se debe subestimar.

A continuación, desglosaremos en detalle uno de las herramientas más importantes de la última década. Que, junto a los vasos de precipitado, el goniómetro, ha revolucionado la forma en que se realizan los experimentos y pruebas. ¡Acompáñanos!

espectrofotómetro

¿Qué es un espectrofotómetro?

Antes de entrar a definir lo que es el instrumento, primero es necesario que se aclare qué son los fenómenos que estudia. La espectrometría es aquella interacción que ocurre entre la luz y la materia, junto con otros componentes como las reacciones o las mediciones de la radiación. La herramienta de laboratorio capaz de conseguir medir dicha interacción es el espectrofotómetro. Que, en un sentido estricto de la palabra, se utiliza para medir la variación de una característica física en un rango dado. Lo que científicamente se conoce como espectro.

Este espectro se puede presentar como una relación de la masa a carga en el caso que el espectrofotómetro sea de masas, o la variación de las frecuencias de resonancia, en caso que el espectrofotómetro sea destinado a dicha utilidad.

Las composiciones desconocidas desglosadas en componentes elementales o luces emitidas desde galaxias lejanas pueden ser captadas, y posteriormente medidas por un espectrofotómetro. Ya que, este determina la información de objetos espaciales, entre los que se incluyen tamaño y velocidad.

También, un espectrofotómetro se emplea típicamente para medir las longitudes de onda que son emitidas por la radiación electromagnética, conocida como luz, que ha interactuado en una muestra. La luz incidente es capaz de reflejar, transmitirse o en dado caso absorberse mediante la muestra. Por otro lado, la luz incidente cambia durante la interacción con la muestra. Esta es una característica esencial de la muestra. Es normal que mida el cambio de un rango, o en una longitud de onda en específica. Todo depende del tipo y en lo que se quiera emplear.

¿Cuáles son los componentes del espectrofotómetro?

Como todo instrumento, el espectrofotómetro posee una serie de componentes que se necesitan para que cumplan el propósito. Estos componentes, en sí, varían de acuerdo al tipo o a las aplicaciones para los que son empleados. Teniendo en cuenta los niveles de resolución del instrumento.

Pero, en general, estos componentes son los que realizan o producen la radiación electromagnética. Y que, de alguna manera, reducen la radiación electromagnética a un rango específico y luego detectan la radiación resultante una vez que hayan interactuado con la muestra.

Propósito principal del espectrofotómetro

Como se ha venido mencionado, el espectrofotómetro se ha empleado para distintas funciones pero siempre tiene el mismo propósito. Ya sea en el campo de la astronomía, o en la química, todos y cada uno de los instrumentos deben producir un espectro, dispersar el espectro y medir la intensidad de las líneas producidas a partir del espectro señalado. Cabe acotar que cada una de las sustancias y elementos producen una frecuencia de luz diferente, cuyos patrones son como las huellas digitales de los humanos. Es decir, no habrá dos patrones iguales.

Siguiendo este principio, los científicos son capaces de analizar los materiales desconocidos utilizando el espectrofotómetro. Luego de analizarlo, proceden a comparar los resultados con patrones conocidos y así logran determinar la composición del sujeto de prueba.

Historia del espectrofotómetro

Los primeros pasos conocidos de esta herramienta datan a más de 300 años a.C por lo que se puede afirmar que es una idea bastante vieja. No quizás con la misma precisión que conocemos hoy en día, pero sí ya se empleaba a su finalidad. A final del siglo XVII, el científico Newton nombró a las gamas de colores como espectros. Estas se dispersaban a través de un prisma. Luego de un análisis minucioso, en el que perduró el ensayo y el error, la teoría del color continuó progresivamente. A principios del siglo XIX, con un par de mejora, una gran cantidad de científicos empezaron a acuñar las primeras versiones del espectrofotómetro. Estos utilizaban una ranura pequeña, un lente que pasaba la luz a través del prisma y refractaban la luz en un espectro cuyo nombre fue denominado como proyectos. Todo esto a través de un tubo en el que se podía analizar adecuadamente.

Hoy en día, gracias al avance tecnológico, se han mejorado a tal forma que el espectrofotómetro se parece más a una computadora. Puede maniobrarse con un par de botones, dar una orden y obtener los resultados más rápido. Esto mejora el estudio, ya que mientras más veloz se obtengan los resultados de un estudio del espectro, en menos tiempo se pueden comparar y sacar conclusiones. Cosa que antes se veía imposible y lo convertía en un proceso engorroso.

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Tipos de espectrofotómetro

Espectrofotómetro óptico

Este tipo de herramienta de laboratorio, al que también se le conoce como espectrofotómetro original, es capaz de mostrar la intensidad de la luz en función de la longitud de onda, O la frecuencia. En el caso de la difracción, este utiliza la desviación en una rejilla. Comúnmente, se emplea para estudiar el fenómeno de la dispersión óptica. Por eso es que lleva ese nombre.

Espectrofotómetro de masas

En caso contrario al óptico, el espectrofotómetro de masas busca identificar la cantidad y el tipo de productos químicos que se encuentran presentes en la relación de masa-carga. En esta muestra se encuentran iones en fase gaseosa en abundancia.

Espectrofotómetro magnético

Para entender cómo funciona este instrumento, es necesario saber que cuando una partícula se encuentra carada, ingresa en un campo magnético constante mediante un ángulo recto. Luego, se desvía una trayectoria circular de radio. Este es el enfoque que busca estudiar el espectrofotómetro magnético.

¿Cómo funciona el espectrofotómetro?

Los espectrofotómetros que conocemos hoy en día son bastante fáciles de manejar para las personas entendidas en el tema. De hecho, hasta la configuración no es tan engorrosa como quizás sí lo pudo hacer en tiempo pasado. Lo primero es encenderlo y dejarlo un tiempo que se caliente completamente. Segundo, se debe cargar con una sustancia conocida por el practicante que es el punto de mira a estudiar.

Tercero, cuando la maquina se encuentre calibrada, la muestra puesta se cargará en la máquina y procederá a determina un espectro para muestra. Las longitudes de la ondas dentro de la maquina se analizan y comparan con varias lecturas para determinar la verdadera composición de la nueva sustancia. Por último, el proceso debe realizarse nuevamente sin cargar una sustancia, sino permitiendo que la luz pase a través de la máquina para su lectura. Esta última forma es la que utilizan los astrónomos cuando se encuentran midiendo la luz del espacio profundo.

Usos generales del espectrofotómetro

  • Los científicos pueden usar el espectrofotómetro para determinar la composición de cualquier descubrimiento nuevo que hagan los usuarios. Y sea en la tierra o en el espacio.
  • También se puede emplear para analizar la sustancia compuesta compleja y determinar los diferentes componentes elementales de un espectro en específico.
  • En el campo médico, también se usa el espectrofotómetro. En específico, se emplea para identificar contaminantes o niveles de sustancias en el torrente sanguíneo de una persona. Esta práctica está cogiendo fuerza y ha podido detectar enfermedades o toxinas no deseadas den el cuerpo humano.

Otras versiones del espectrofotómetro

Existe una versión mucho más avanzada del espectrofotómetro, que técnicamente es un espectrómetro de absorción transitoria. Este instrumento es capaz de medir la evolución del espectro de la absorción relacionada con el tiempo y es esencial para observar numerosas especies temporales. Las cuales son generadas a través de reacciones químicas o estados de foto excitados de corta duración.

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El funcionamiento y diseños de estos espectrofotómetros están más allá del alcance de los mencionados anteriormente. Ya que son más avanzados en términos generales. En los últimos años, el de fibra óptica ha evolucionado de tal forma que es elegido por muchos científicos para el estudio moderno. Las personas se han dado cuenta que son de gran utilidad, destacando la flexibilidad para operar en espacios pequeños.

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