Qué mide un espectrofotómetro y cómo funciona

La precisión es más crucial en la ciencia y la industria que nunca. Necesitamos herramientas precisas, ya sea para determinar el color de una etiqueta en una botella de refrescos o para determinar la pureza de un producto químico. El espectrofotómetro es una de estas herramientas útiles. Es también uno de los instrumentos bien conocidos por los que se estudia la interacción entre materiales y luz.

¿Qué mide un espectrofotómetro? Visualiza el nivel de espesor de luz absorbida, emitida o emitida por una muestra. Proporciona detalles considerables del color, la concentración y otras características ópticas del medio de la sustancia.

Entonces, ¿cómo funciona esta poderosa herramienta, para qué se utiliza y cómo se puede utilizar mejor?

¿Qué mide un espectrofotómetro?

El espectrofotómetro mide la cantidad de luz que es absorbida, transmitida o reflejada por una muestra. Lo hace en un amplio espectro del espectro electromagnético. Los datos emergentes ayudan a cuantificar el color, la concentración y la estructura de los productos químicos.

Los instrumentos miden la luz espectral que tiene algunos valores de la intensidad de la luz en varias longitudes de onda. Esto hace que los espectrofotómetros sean los más favorables al estudiar el color y la transparencia de materiales sólidos, líquidos o translúcidos.

El uso de un espectrofotómetro permite medir detalles de color precisos de prácticamente cualquier tipo de plástico de muestra, ropa, pintura o fluidos transparentes.

¿Cómo funciona un espectrofotómetro?

El espectrofotómetro toma la forma de una iluminación sobre o a través de una muestra. A continuación, identifica la transmisión, reflexión o absorción de longitudes de onda o luz.

Aquí hay un desglose simplificado del proceso:

1.La luz es producida por una fuente de luz en una amplia variedad de longitudes de onda.

3.Se obtienen longitudes de onda específicas pasando la luz a través de un monocromator.

5.La muestra entra en contacto con la luz filtrada.

7.La cantidad de luz que se está absorbiendo o transmitiendo es capturada por un detector.

9.El sistema calcula y mide la intensidad de la luz.

Estos datos le proporcionan una huella dactilar de tal muestra, que se puede analizar con respecto a su color, concentración o cualquier otra cosa.

¿Para qué se utilizan los espectrofotómetros?

Los espectrofotómetros se utilizan cuando la pureza y continuidad del color son imperativos. Encontran uso cuando la pureza y continuidad del color son imperativos. Los espectrofotómetros tienen amplias aplicaciones en las industrias y pueden ser cruciales con respecto al control de calidad y la investigación.

Aplicaciones comunes incluyen:

●Pintura y recubrimientos:Garantizar la consistencia del color entre los lotes.

●Textiles:Medición de tintes y pigmentos en tejidos.

●Plásticos y envases:Monitoreo del color en piezas moldeadas y recipientes.

●Productos farmacéuticos:Medir las concentraciones químicas en las formulaciones farmacéuticas.

●Alimentos y bebidas:Verificación de la calidad del color en líquidos y sólidos.

●Ensayos ambientales:Monitoreo de contaminantes y calidad del agua.

●Laboratorios:Realizar ensayos enzimáticos, análisis de ADN y cuantificación de proteínas.

Cómo usar un espectrofotómetro

El uso de un espectrofotómetro implica unos pasos sencillos:

1.Enciende el dispositivoy deje que se caliente.

2.Seleccione el modo (transmisión o reflectancia) en función de su tipo de muestra.

3.Calibre la máquinautilizando una muestra en blanco o de referencia.

4.Inserta la muestra de pruebaen el titular.

5.Elija la longitud de ondapara medir o escanear a través de un rango.

6.Iniciar el escaneoy resultados récord.

Siempre maneje las muestras y cubetas con cuidado para evitar contaminación o error.

Medición del color por espectrofotómetro

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Una de las tareas más importantes que se lleva a cabo utilizando espectrofotómetros es medir el color. Observan las formas en que una muestra absorbe o refleja la luz visible que está entre 400 y 700 nanómetros.

Se usan comúnmente dos tipos de mediciones de color:

1. Medición de la reflectancia (muestras sólidas)

Mueblar en superficies no reflectantes como telas o pintura. El dispositivo cuantifica cuánta luz rebote de la superficie.

2. Medición de la transmisión (muestras líquidas o transparentes)

Depositado sobre plásticos o soluciones limpias. El instrumento determina la cantidad de luz que está pasando a través de la sustancia.

El resultado de dicha medición se representa generalmente en forma de una imagen del espectro de reflectancia visual, una firma específica de cualquier prototipo de color.

Espectrofotómetro de laboratorio: papel en la ciencia y la investigación

Los espectrofotómetros son equipos importantes en el trabajo de laboratorio, que analizan la concentración de productos químicos. Se utilizan en diferentes pruebas espectrofotométricas en laboratorios, p. ej.

●Cuantificación de proteínas y enzimas

●

●Análisis de ADN y ARN

●

●Medir el crecimiento bacteriano

●

●Monitoreo de colorantes sensibles al pH

●

Los espectrofotómetros UV-Vis a veces se conocen como espectrofotómetros de laboratorio porque estos dispositivos pueden medir tanto las regiones ultravioletas (185-400 nm) como las visibles (400-700 nm). Son útiles tanto en fotobiología como en laboratorios de visión.

Usos del espectrofotómetro en el laboratorio

Permiten un estudio no destructivo, pruebas rápidas y proporcionan una alta sensibilidad, lo que los convierte en excelentes instrumentos tanto en estudios de rutina como en estudios complejos. Los espectrofotómetros de laboratorio se pueden encontrar en:

●Laboratorios de biología y microbiología

●

●Laboratorios clínicos

●

●Laboratorios de pruebas ambientales

●

●Instalaciones de investigación de alimentos y bebidas

●

●Laboratorios químicos y farmacéuticos

Cómo se mide la absorción

El valor de absorbancia es la cantidad de luz incidente absorbida en una muestra a la longitud de onda particular de la luz. Cuanta mayor sea la concentración de un compuesto, más luz absorberá.

Medición de la absorción:

1.El dispositivo envía luz a través de una muestra.

2.

3.Un detector mide la cantidad de luzllega al otro lado.

4.

5.La diferencia se calcula y se expresa como absorbancia.

6.

La concentración es directamente proporcional a la absorbancia, y esto puede explicarse por laLey de Beer-Lambert,que afirma que la absorbancia es directamente proporcional a la concentración y la longitud.

Unidades de absorción en espectrofotómetro

La absorbancia sin dimensiones a menudo se escribe idiomaticamente "A". No está vinculado a ninguna unidad física, por lo que se calcula matemáticamente como:

A = log10 (I) ₀ / I)

Dónde:

●I₀es la intensidad de la luz incidente

●

●Yoes la intensidad de luz transmitida.

●

Los valores típicamente van desde0.0 a 2.0Los valores más altos indican una mayor absorción.

¿Qué es la absorción medida en un espectrofotómetro?

En la espectrofotometría, la absorbancia no tiene una unidad tal como gramos o litros. Sin embargo, se calcula logarítmicamente para medir la cantidad de luz que es tomada por una muestra.

Esto permitirá a los científicos descubrir las concentraciones de productos químicos sin ninguna sustitución o destrucción de la muestra.

Definición de espectrofotometría

La espectrofotometría es una medición científica de la cantidad de luz que emite una sustancia. Esto se refiere al uso de la luz para enfocarse en una muestra y transmitir cómo la muestra reacciona a la luz.

El método ayuda a detectar la composición química, la concentración y las propiedades ópticas.

Tanto los análisis cualitativos como cuantitativos son posibles en espectrofotometría en química, física, biología y ciencias de los materiales.

Instrumento de medición de longitud de onda

Un espectrofotómetro también se denomina instrumento de medición de longitud de onda. Pasa secuencialmente a través de las diferentes longitudes de onda y determina a qué longitud de onda la muestra absorberá más fuertemente.

Diversos compuestos absorbentes de luz absorben luz a diferentes longitudes de onda. La determinación de esta longitud de onda máxima es importante cuando se busca detectar y medir la presencia de ciertas sustancias.

¿Qué unidades se utilizan para medir la longitud de onda?

La longitud de onda se mide ennanómetros (nm)Un nanómetro es igual a una billonésima parte de un metro.

En espectrofotometría:

●Gama UV = 185 a 400 nm

●

●Rango visible = 400 a 700 nm

●

Cada producto químico o tinte tiene una longitud de onda específica a la que absorbe la luz máxima, conocida como suλmax (lambda máx).

Diferentes tipos de espectrofotómetros

Las muestras no se crean por igual: algunas son brillantes, algunas texturizadas, transparentes o giradas. La variedad de muestras ha dado como resultado la creación de varios diseños de espectrofotómetro, que están condicionados por requisitos concretos en las mediciones.

El material y el nivel de precisión de la aplicación requerida de los espectrofotómetros son necesarios para seleccionar el espectrofotómetro adecuado, dependiendo de su acabado superficial. Los principales tipos y la forma en que cada uno de ellos funciona se pueden encontrar a continuación.

1. Espectrofotómetros de 45°/0°

Los espectrofotómetros direccionales, también conocidos como geométricos, se implementan específicamente para imitar la forma en que el ojo humano ve el color en superficies planas por su forma. El ángulo de proyección de luz es de 45 grados, y la lectura de la luz reflejada es de 0 grados (o perpendicular opuesta de la muestra).

Esta configuración elimina el brillo en la superficie y ofrece mejores lecturas de colores sin sensibilidad al brillo o al resplandor agradables. Es especialmente aplicable a industrias como la impresión, el envasado y los textiles, en los que el análisis del color puede ser interrumpido por la reflexión de la superficie.

2. Espectrofotómetros de esfera

Los espectrofotómetros de esferas o de esferas integrantes están destinados a medir la reflectancia difusa o la reflectancia especular. Estas herramientas implican una bola hueca y recubierta para dispersar las direcciones de la luz para poder recibir la luz reflejada en todas las direcciones.

Pueden incluir o excluir el brillo especular, y dependen de la condición de medición (SCI: componente especular incluido o SCE: componente especular excluido). Un instrumento de esfera es mejor cuando se analizan superficies brillantes rugosas o lisas, con pintura texturizada, metales, papeles brillantes, alfombras y plásticos moldeados.

Son muy competentes y, como tales, son muy buscados en laboratorios de control de calidad y entornos de producción.

3. Espectrofotómetros de ángulo múltiple

Estos son dispositivos especialmente diseñados y están diseñados para revestimientos de efectos especiales, pinturas metálicas, tintas iridescentes o acabados perlados. Todos los espectrofotómetros multiángulos imitan el efecto de la reflexión de la luz en ángulos de visión variables, al igual que una persona podría inclinar o girar una muestra.

Por lo general, miden el color en varios ángulos diferentes (por ejemplo, 15°, 25°, 45°, 75°, 110°y son comunes en, por ejemplo, recubrimientos de automóviles (donde el color cambiaría con la dirección de visión), cosméticos y bienes de consumo de gama alta. Estas herramientas se utilizan para estandarizar el color en diferentes condiciones de iluminación y ángulo de visión.

4. Espectrofotómetros de haz único vs. de haz doble

●Espectrofotómetros de haz único

Un espectrofotómetro de haz único puede medir la intensidad de la luz antes y después de la muestra. Hace esto en un orden de procedimiento de medir primero la línea de referencia (en blanco o de referencia), luego la muestra. Aunque pueden ser más baratos y más fáciles de operar, estos modelos pueden ser propensos a la deriva a largo plazo, particularmente cuando se realizan ejercicios de medición prolongados.

Son los más adecuados para pruebas rápidas, rutinarias y masivas, especialmente en las pruebas de control de calidad más simples o en la educación.

●Espectrofotómetros de doble haz

Los espectrofotómetros son más sofisticados en forma de haz doble. Dividen la luz en dos haces, uno pasando por la muestra y el otro pasando por una referencia (o blanco). Las dos mediciones se realizan simultáneamente; Esto minimiza el error en la medición y tiene en cuenta los cambios en la intensidad de la fuente de luz.

¿Qué es un par metamérico?

Se dice que dos colores que aparecen idénticamente usando un tipo de luz pero no otro forman un par metamérico.

Los espectrofotómetros ayudan en la detección de tales problemas mediante la comparación de su curva de reflectancia. Cuando se cruzan en más de un punto, se puede decir que las muestras son metaméricas.

Esto es significativo en cualquier industria donde la coincidencia de colores es crítica para las variaciones de iluminación, como la pintura de automóviles o las telas textiles.

¿Qué mide un espectrómetro?

Aunque a menudo se usa de forma intercambiable, un espectrómetro es un término más amplio. Implica equipos para medir los diversos atributos del campo electromagnético.

Los espectrómetros miden:

●Longitudes de onda

●

●Intensidad

●

●Absorción

●

●Emisiones

●

Los espectrofotómetros son una subcategoría de un espectrómetro, a saber, dedicado a la absorción o la reflectancia de la luz.

Curva de Reflectancia Espectral Explicada

Cuando una muestra es escaneada por un espectrofotómetro, se crea un gráfico, conocido como una curva de reflectancia espectral. La curva representa el nivel de luz reflejada en diferentes longitudes de onda dentro del rango visible de la luz, que tiende a estar entre 400 y 700 nanómetros.

Las curvas de reflectancia de cualquier material dado son únicas para ese material. Son más bien como una huella dactilar de ese material, por lo que las sutiles coloraciones se pueden distinguir fácilmente. La comparación de las curvas espectrales de dos muestras permite identificar incluso los cambios de color más mínimos que no pueden observarse a simple vista.

Las curvas son críticas para su uso en aplicaciones donde se desea una estrecha coincidencia de colores, como en la impresión, la pintura de automóviles y los textiles. También se pueden utilizar para determinar pares metaméricos de muestras que parecen idénticas en una fuente de luz pero menos bajo otra. Cuanto mayor sea la superposición entre dos curvas, más cerca visualmente se verán los colores con diferentes fuentes de iluminación.

En las funciones de control de calidad, se aplican curvas de reflectancia espectral para observar la consistencia de lote en lote, asegurarse de que cumple con los estándares y minimizar los residuos producidos por la inexactitud del color.

Conclusión

Un espectrofotómetro es un instrumento útil para cualquier persona que necesite medir el color, la luz o la concentración química. Es una técnica objetiva precisa que determina la interacción de las muestras con la luz en las longitudes de onda visibles o ultravioletas.

Ya sea en la fabricación industrial o en el laboratorio científico, la espectrofotometría se utiliza para proporcionar un control repetible sobre la calidad y para desarrollar nuevos productos y hacer descubrimientos. Ya sea tejido, líquido o trabajo farmacéutico, hay un espectrofotómetro que satisface sus necesidades profesionales.

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Preguntas frecuentes (FAQ)

Q1: ¿Qué mide el espectrofotómetro?

Determina la intensidad de la luz absorbida, reflejada o transmitida a través de una muestra.

Q2: ¿Cómo funciona un espectrofotómetro?

Ilumina una muestra a través de ella y monitorea las alteraciones en la intensidad de la luz.

Q3: ¿Qué unidades se utilizan en espectrofotometría?

La absorción no tiene unidad. Las longitudes de onda se registrarán en nanómetros (nm).

Q4: ¿La espectrofotometría solo se utiliza en laboratorios?

No. Es' s utilizados en la fabricación, envasado, productos farmacéuticos, textiles, y más.

Q5: ¿Cuál es la diferencia entre un espectrómetro y un espectrofotómetro?

Todo espectrofotómetro es un espectrómetro, pero no todo espectrómetro es un espectrofotómetro. Los espectrofotómetros son instrumentos que se utilizan para cuantificar específicamente la absorción y la reflectancia de la luz.

P6: ¿Puede un espectrofotómetro medir tanto sólidos como líquidos?

- Sí. - Sí. El modo de reflectancia se usa para los sólidos, y el modo de transmisión se usa para los líquidos.

Q7: ¿Cuál es el rango de longitud de onda de un espectrofotómetro UV-Vis?

Por lo general cubre 185-400 nm para la luz UV y la luz visible, y es de 400-700 nm

Q8: ¿Por qué es importante la calibración en la espectrofotometría?

La calibración proporciona una referencia contra la que se comproba la medición para mejorar la precisión.

Q9: ¿Qué industrias confían más en los espectrofotómetros?

Se utilizan intensivamente en industrias como la farmacéutica, los alimentos, los textiles, las pinturas y las pruebas ambientales.

Q10: ¿Pueden los espectrofotómetros detectar metamerismo?

- Sí. - Sí. Utilizan curvas espectrales para comparar para ver qué colores coinciden con cada luz pero no con otra.