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Fotometría y reflectometría

El principio de fotometría demostrado con un esquema de absorción de la luz al atravesar una disolución

Fotometría

La fotometría es la medición de la luz absorbida en el rango ultravioleta (UV) a visible (VIS) y a infrarrojo (IR). Esta medición se utiliza para determinar la cantidad de analito en una disolución o un líquido. En los fotómetros se utilizan una fuente de luz específica y detectores que convierten la luz que ha atravesado una disolución de muestra en una señal eléctrica proporcional. Estos detectores pueden ser, por ejemplo, fotodiodos, fotorresistores o fotomultiplicadores. En la fotometría se utiliza la ley de Beer–Lambert para calcular los coeficientes obtenidos de la medición de la transmitancia. A continuación se establece una correlación entre la absorbancia y la concentración del analito mediante una función de calibración específica de la prueba para lograr mediciones muy precisas.

La fotometría es un análisis cuantitativo ampliamente utilizado en los laboratorios de investigación para determinar las cantidades de compuestos orgánicos e inorgánicos en disoluciones y otros líquidos. La fotometría también tiene amplias aplicaciones industriales en la determinación de contaminantes en el agua potable y las aguas residuales, en el análisis de nutrientes en muestras de suelo, de alimentos sólidos y líquidos, de la composición de materiales de construcción y muchas otras áreas.

Construcción y funcionamiento de un fotómetro

Los componentes de un fotómetro típico son una fuente de luz, un monocromador, una muestra y un detector. Las fuentes de luz pueden ser lámparas halógenas de volframio (generalmente la fuente de luz utilizada para análisis en el rango de luz visible) o lámparas LED. Para las mediciones en el rango UV-visible puede utilizarse una lámpara flash de xenón. El monocromador filtra la luz irradiada por la fuente de luz para permitir que sólo pase un espectro muy estrecho. A continuación, la luz atraviesa la cubeta o la cubeta de retención de la muestra. En función de la cantidad de analito (o de un colorante derivado de él) presente en la disolución de muestra, parte de la luz es absorbida por la disolución y el resto es transmitida. La luz transmitida se dirige hacia los detectores, que producen una corriente eléctrica proporcional a la intensidad lumínica.

Ley de Beer–Lambert

La ley de Beer-Lambert, también conocida como ley de Beer, establece que la cantidad de luz absorbida por una muestra es directamente proporcional a la concentración del analito presente y a la longitud de la trayectoria de la luz a través de la muestra. “Muestra” en este contexto significa el analito en sí mismo (medición directa) o un colorante procedente del analito (cuando se utilizan reactivos o kits). La relación se describe en la siguiente fórmula:

A = elc

donde

A = absorbancia de la muestra
l = longitud de la trayectoria óptica (cm)
c = concentración del analito (M)
e = coeficiente de extinción molar (M-1cm-1)

El espectrofotómetro mide la intensidad de la luz antes y después de atravesar una disolución y la relaciona con la transmitancia (T) mediante la siguiente ecuación:

Transmitancia(T)=It/lo

It e io, respectivamente, son la intensidad de la luz después y antes de atravesar la disolución. La transmitancia se relaciona con la absorbancia mediante la siguiente ecuación:

Absorbancia(A)=−log(T)

Reflectometría

La reflectometría (también conocida como fotometría de remisión) es una técnica analítica no destructiva que utiliza la reflexión de la luz por superficies e interfaces para medir características como la intensidad del color, el grosor de película y el índice de refracción.

Al igual que con otros fotómetros, los principales elementos de los reflectómetros incluyen una fuente de luz, normalmente una LED de larga duración de longitudes de onda específicas que son concentradas en una superficie de la muestra a través de un sistema de lentes, y la luz reflejada se mide mediante detectores.

Los reflectómetros suelen estar diseñados para medir las características físicas de las superficies, como los cambios de color en una tira reactiva. En este enfoque, puede colocarse una muestra en una tira reactiva y comparar su valor de remisión (REM) con los controles y patrones adecuados. Igual que en la fotometría, la diferencia de intensidad entre la luz emitida y la luz reflejada permite una determinación cuantitativa de la concentración de analitos específicos.

La reflectometría se utiliza comúnmente en aplicaciones industriales como un método rápido y sensible para cuantificar una amplia variedad de parámetros orgánicos e inorgánicos en agua, de alimentos, bebidas y muestras medioambientales, así como otros usos diversos, como el análisis de superficie en materiales de construcción y la cuantificación de color en productos para la piel.


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