Tècniques Òptiques: Espectrofotometria, Polarimetria i Refractometria

Tècniques Òptiques Instrumentals

Les tècniques instrumentals òptiques són aquelles que es basen en l’ús de les propietats de la llum per tal d’identificar una substància o determinar-ne la concentració. Les principals són les tècniques espectrofotomètriques (UV, visible i IR), la polarimetria i la refractometria.

Polarimetria

La polarimetria és una tècnica instrumental basada en determinar el grau de rotació d’un feix de llum polaritzada quan passa a través d’una substància. No totes les substàncies tenen la capacitat de fer rotar el feix de llum; les que sí tenen aquesta capacitat s’anomenen substàncies òpticament actives. La polarimetria ens permetrà identificar la substància segons si fa rotar més o menys el feix de llum.

Les ones electromagnètiques al buit es mouen a la velocitat de la llum (c = 3 · 10⁸ m/s), per la qual cosa podem afirmar que: λ·ν=c

Quan una ona és emesa, al seu principi hi ha una “partícula”, que anomenem fotó, i com qualsevol altra partícula, necessita energia per moure’s. Aquesta energia es pot calcular segons l’equació de Planck: E=h·ν, on h és una constant (constant de Planck) que val 6,63 · 10^-34 J · s.

Segons aquesta fórmula, com més gran sigui la freqüència (i, per tant, més petita la longitud d’ona), més energia tindrà.

Espectrofotometria UV/Visible

La llum té una longitud d’ona d’entre 100 i 390 nm (ultraviolats) o bé d’entre 390 i 700 nm (visible, en aquest cas s’anomena colorimetria). El principal ús de l’espectrofotometria UV/Visible és l’anàlisi química quantitativa. Quan les molècules d’una substància són impactades pels fotons d’una radiació electromagnètica, els seus electrons absorbeixen l’energia dels fotons i salten a un orbital superior. Com que aquest orbital superior no és el que els tocaria, es troben en una situació molt inestable i de seguida tornen al seu orbital original, emetent una nova radiació electromagnètica que es pot mesurar.

T=I/I₀·100 A=-logT

A=ε·l·c

Espectrofotometria IR

La llum té una longitud d’ona d’entre 700 nm i 10 μm. En aquest cas, la radiació electromagnètica és molt poc energètica, per la qual cosa no és capaç de fer saltar els electrons i simplement fa que els electrons que es troben formant un enllaç s’alterin una mica quan absorbeixen els fotons. Aquesta alteració, en forma de vibració, també emet energia electromagnètica quan els enllaços tornen al seu estat original, cosa que podem mesurar.

Parts d'un Espectrofotòmetre

• Font de radiació: És el dispositiu que emet les radiacions.
• Monocromador: És un dispositiu que selecciona una longitud d’ona determinada a partir de la radiació emesa per la font.
• Mostres: Les mostres es disposen en unes cubetes transparents (no absorbeixen la radiació).
• Detector: També anomenat transductor, es tracta de fototubs o fotodíodes (cel·les fotoelèctriques) que produeixen un senyal elèctric quan reben un fotó de llum.
• Enregistrador: Retorna directament un valor d’absorbància o de concentració si l’aparell està calibrat.