¿Qué es y cómo funciona el fotocolorímetro y el espectrofotómetro?
4. Espectrofotómetro
Un espectrofotómetro es un instrumento analítico que basa su funcionamiento en la descomposición de la luz policromática en distintas longitudes de onda y la posterior selección de una banda angosta de estas para poder realizar mediciones de absorción de la luz por una muestra determinada.
Los fundamentos de su uso son similares a los de los fotocolorímetros, con la diferencia de que no es necesario utilizar un filtro de color para poder seleccionar la longitud de onda de trabajo, sino que el propio instrumento permite una selección directa de ella.
Todo espectrofotómetro debe contar con cinco elementos básicos:
1) Una fuente de radiación continua en las longitudes de onda de interés.
2) Un monocromador que permite la selección de una banda angosta del espectro de la fuente.
3) Una cubeta que contiene a la muestra.
4) Un detector que convierte la energía radiante en energía eléctrica.
5) Un dispositivo de lectura que permite interpretar la respuesta del detector.
Existen espectrofotómetros que permiten hacer mediciones en diferentes intervalos de longitudes de onda en el espectro electromagnético. Los más comunes (y simples) trabajan en las regiones ultravioleta/visible. Dependiendo de la región del espectro que se trate, las características de los diferentes elementos varían.
En el caso de la fuente de radiación, es común utilizar una lámpara incandescente de filamento de tungsteno para la región visible, que también puede utilizarse para las regiones del ultravioleta cercano e infrarrojo cercano. Para la región ultravioleta, en general se usa un tubo de descarga de hidrógeno o de deuterio.
Los monocromadores más comunes son los prismas y las rejillas de difracción. Cuando la luz policromática atraviesa un prisma se refracta y, como el grado de refracción depende de la longitud de onda, la radiación se "dispersa" en sus diferentes longitudes de onda; si se gira el prisma es posible hacer que una longitud de onda específica pase por una rendija y llegue hasta la muestra. Las rejillas de difracción se componen de una gran cantidad de ranuras paralelas trazadas sobre una superficie pulida (entre 6000 y 12000 líneas por centímetro para la región UV/visible), que funcionan como centros de dispersión para la luz que llega a la rejilla, lo que permite una separación en sus diferentes longitudes de onda con una resolución que depende de la cantidad de ranuras trazadas; al igual que en el caso del prisma si se gira la rejilla es posible hacer que una longitud de onda específica pase por una rendija y llegue hasta la muestra. En los espectrofotómetros modernos el uso de prismas ya no es tan común, sino que predomina la utilización de rejillas de difracción.
Las cubetas para muestras deben ser transparentes en la región de longitudes de onda de interés. Suelen ser de forma prismática y su ancho interno entre las caras paralelas debe estar calibrado a una determinada longitud (usualmente 1 cm). Las celdas usadas en la región visible suelen ser de vidrio o de plástico, mientras que en el UV están construidas de cuarzo, ya que el vidrio no es transparente para estas longitudes de onda.
Los diferentes detectores posibles también varían dependiendo de la región del espectro. Para la región UV/visible es usual la utilización de una fotocelda, que consiste en un cátodo fotoemisor y un ánodo. Se aplica un alto voltaje entre el ánodo y el cátodo y cuando un fotón entra por la ventana del tubo y llega al cátodo se emite un electrón, que es atraído hacia el ánodo, haciendo que pase una corriente que se puede amplificar y medir. Esta corriente es interpretada por un dispositivo de lectura que devuelve una medida numérica.
