Fundamentos de Absorciometría Visible: Sistemas Coloreados, Reactivos e Instrumentación

Instrumentos de Comparación

Características generales de instrumentos ópticos o eléctricos:

• Lectura más precisa.
• La escala de medida posee mayor resolución.
• La lectura es más lenta.

Absorciometría Visible con Sistemas Coloreados

Se aplica a:

• Sistemas no absorbentes: Incoloros o débilmente absorbentes (requieren reacción para formar color).
• Sistema absorbente coloreado: Posee color propio.

Características Deseables del Sistema Coloreado

• Estable en función del tiempo.
• Tener un color intenso.
• Debe cumplir la Ley de Lambert-Beer (LLB).
• Ser soluble.
• No debe ser afectado por cambios de pH, temperatura, luz e interferencias.
• Composición conocida.

Reactivo Cromogénico (RC)

Sustancia que reacciona con el analito para formar un compuesto coloreado.

Tipos de Reactivos Cromogénicos

1. Inorgánicos

• Poco sensibles.
• Poco selectivos.
• No afectados significativamente por interferencias.
• Ejemplos: SCN^- para Fe³⁺, H₂O₂ para Ti(IV), V(V), I^- para Bi, NH₃ para Cu²⁺.

2. Orgánicos

• Son los más empleados.
• Actúan como agentes quelantes.
• Proporcionan colores selectivos y bastante reproducibles.
• Generalmente libres de interferencias.
• Sensibles.
• Forman complejos estables.

Características de un Reactivo Cromogénico Útil

Un RC debe reunir las siguientes características para generar un compuesto complejo coloreado útil en análisis:

• Estable y soluble en la solución de trabajo.
• Desarrollar rápidamente el color.
• Reaccionar estequiométricamente con la sustancia a determinar.
• No debe absorber a la longitud de onda de trabajo.
• Debe ser específico o altamente selectivo para el analito.
• Debe ser puro y estar libre de sustancias que causen interferencias.

Estudio de un Sistema Coloreado

Para validar un método colorimétrico, se estudian los siguientes aspectos:

• Espectrograma: Determinación del espectro de absorción y longitud de onda de máxima absorbancia (λ_max).
• Estabilidad en función del tiempo: Verificar cuánto tiempo permanece estable el color.
• Estabilidad en función del pH: Determinar el rango de pH óptimo para la formación y estabilidad del color.
• Estabilidad con respecto a posibles interferentes: Evaluar el efecto de otras especies presentes en la muestra.
• Efecto de la cantidad de RC: Optimizar la concentración del reactivo cromogénico.
• Verificación de la Ley de Lambert-Beer (LLB): Comprobar la linealidad entre absorbancia y concentración en un rango determinado.

Clasificación de los Absorciómetros (Espectrofotómetros)

1. Según el Sistema Óptico

a) Instrumento de Mono Haz (Haz Único)

Características generales:

• Requiere medir el blanco y la muestra secuencialmente (intervalo de tiempo entre lecturas).
• Pueden ser manuales o automáticos.
• Requieren buena estabilidad de la fuente radiante y del detector.
• Necesitan linealidad en la respuesta del detector.
• Generalmente de menor costo que los instrumentos de doble haz.

b) Instrumento de Doble Haz

El haz de radiación se divide en dos después de pasar por el monocromador, mediante:

• Separador espacial: Dos haces viajan por caminos ópticos diferentes simultáneamente.
• Separador temporal (haz alternante): Un "chopper" dirige el haz alternativamente a través de la muestra y la referencia hacia un único detector.

Características generales:

• Compensa fluctuaciones de la fuente y deriva del detector.
• Llega menor energía radiante a cada haz, lo que puede resultar en una menor relación señal/ruido comparado con un mono haz optimizado.
• Adaptables al registro continuo de espectrogramas (barrido espectral).
• Además de los diseños temporal y espacial, existe el diseño multiplex (de un solo canal).

2. Según el Sistema Dispersor (Selector de Longitud de Onda)

a) Instrumentos No Dispersivos (Fotómetros de Filtro)

Se emplea como separador espectral un filtro intercambiable (de absorción o de interferencia).

Características generales:

• Simplicidad de diseño y operación.
• Bajo costo.
• Elevado rendimiento energético (mayor paso de luz), resultando en mejor relación señal/ruido.
• Permiten una gran apertura (rendija ancha), útil para bajas absorbancias.
• Se emplean principalmente en la región visible, aunque también existen para el UV cercano. Adecuados para análisis cuantitativo de rutina a λ fija.

b) Instrumentos Dispersivos (Espectrofotómetros)

Se emplean como separador espectral un monocromador (prisma o red de difracción).

Características generales:

• Permiten seleccionar continuamente la longitud de onda.
• Pueden ser manuales o automáticos (con capacidad de barrido).
• Empleados en las regiones UV cercano, Visible e IR cercano.
• Aplicables tanto a análisis cualitativos (obtención de espectros) como cuantitativos.
• Mayor versatilidad que los fotómetros de filtro.