El espectrómetro es uno de los instrumentos más importante en cualquier laboratorio de análisis, química y física. Este dispositivo se utiliza para medir las propiedades de la luz en función de su longitud de onda permitiendo analizar la composición de una muestra con precisión.
¿Qué es un espectrómetro y cómo funciona?
Un espectrómetro es un dispositivo que mide la luz dispersa o emitida por una muestra y este analiza las distintas longitudes de onda para obtener información sobre su estructura y sus propiedades. Su principio de funcionamiento se basa en la espectrometría, una técnica que estudia cómo las sustancias absorben, emiten o dispersan la luz.
El espectrómetro divide la luz en sus componentes a través de un prisma o una rejilla de difracción. Luego mide la intensidad de cada longitud de onda creando un espectro que permite identificar la composición de la muestra. Este espectro actúa como una «huella digital» única que describe las características de la sustancia analizada.
Espectrómetro
Principios básicos del espectrómetro
El espectrómetro funciona midiendo la interacción de la luz (u otra radiación electromagnética) con una muestra. Y esta funcionamiento se rige de una serie de principios fundamentales, estos son:
- La dispersión de la luz: La luz es descompuesta en sus diferentes longitudes de onda lo que se logra mediante un prisma o una red de difracción. Esta dispersión permite analizar las diferentes bandas espectrales que componen la luz que interactúa con la muestra.
- Detección de la radiación: Los espectrómetros utilizan detectores sensibles como fotomultiplicadores o detectores CCD que captan las señales de luz dispersada o emitida. Estos detectores transforman la energía luminosa en una señal eléctrica que puede ser procesada.
- Interacción de la luz con la materia: Cuando la luz incide sobre una muestra puede ser absorbida, transmitida o reflejada. Dependiendo de la cantidad de luz absorbida en cada longitud de onda el espectrómetro genera un espectro conocido como espectro de absorción. Si la muestra emite luz se genera un espectro de emisión.
- Ley de Beer-Lambert: Esta ley dice que “La absorción de luz por una sustancia es directamente proporcional a la concentración de la sustancia en la muestra y a la longitud del trayecto de la luz a través de la muestra”. Este principio permite cuantificar la concentración de compuestos en soluciones mediante espectrofotometría.
Cada uno de estos principios hace posible que el espectrómetro analice tanto la composición como las propiedades de una muestra a nivel molecular.
Componentes de un espectrómetro
Tipos de espectrómetros
Existen diversos tipos de espectrómetros cada uno diseñado para un propósito específico:
- Espectrómetro de Absorción Atómica (AAS): Para analizar la concentración de elementos metálicos en muestras líquidas.
- Espectrómetro de Infrarrojo (FTIR): Para estudiar moléculas orgánicas y sus estructuras.
- Espectrómetro de Masas: Analiza la masa de las moléculas en una muestra proporcionando información detallada sobre su composición.
- Espectrofotómetro UV-Vis: Mide la absorción de luz ultravioleta y visible, se utiliza para estudios de concentración en soluciones.
- Espectrómetro de Resonancia Magnética Nuclear (RMN): Se utiliza para determinar la estructura molecular de compuestos orgánicos complejos.
Aplicaciones del espectrómetro
Los espectrómetros son una herramienta muy utilizada en los laboratorio debido a que su función es de gran utilidad para todo tipos de industrias, algunos ejemplos son:
- Análisis químico: Sirve para identificar y cuantificar elementos y compuestos en mezclas, especialmente en química analítica donde se analizan muestras complejas.
- Investigación biológica: Muy útil para determinar la estructura de biomoléculas como proteínas o ADN.
- Control de calidad en la industria: En farmacéuticas y fábricas de alimentos se emplea para asegurar la pureza y concentración de ingredientes.
- Monitoreo ambiental: Se utilizan para medir la contaminación del aire, analizar el agua y detectar sustancias tóxicas.
