Fotómetros

FOTÓMETROS: Métodos de Análisis

Principio de Funcionamiento

El color de cada objeto que vemos está determinado por un proceso de absorción y emisión de la radiación electromagnética (luz en el espectro visible) de sus moléculas. El análisis fotométrico está basado en el principio de que muchas sustancias reaccionan unas con otras y forman un color que puede indicar la concentración de la sustancia a medir.

Cuando una sustancia se expone a un haz de luz de intensidad I0 una parte de la radiación es absorbida por las moléculas de la sustancia, y se emite una radiación de intensidad I más baja que I0

La cantidad de radiación absorbida la reproduce la Ley Lambert-Beer:

A = log I0 /I

La absorción también se da por:

A = ek [M] d

Donde:
ek = coeficiente de extinción molar de la sustancia a una longitud de onda l
[M] = concentración molar de la sustancia
d = distancia óptica que la luz viaja a través de la muestra

Por lo tanto, la concentración [M] puede calcularse por el color de la sustancia determinando la radiación emitida I, ya que los demás factores se conocen.

Se muestra a continuación un diagrama de bloque típico de un fotómetro:

Un LED (Diodo Emisor de Luz) monocromático emite una radiación a una única longitud de onda, facilitando al sistema la intensidad I0. Dado que una sustancia absorbe el color complementario de aquel que emite (por ejemplo, una sustancia parece amarilla porque absorbe luz azul). Los fotómetros de Hanna usan LEDs que emiten la longitud de onda apropiada para medir la muestra.

La distancia óptica se mide por la dimensión de la cubeta que contiene la muestra. La célula fotoeléctrica recoge la radiación I emitida por la muestra y la convierte en corriente eléctrica, produciendo un potencial en la unidad de mV.

El microprocesador usa este potencial para convertir el valor de entrada en la unidad de medición deseada y mostrarla en la pantalla VCL. La preparación de la solución de referencia a medir tiene lugar bajo condiciones conocidas, que se programan en el microprocesador del medidor en forma de recta de calibración. Esta recta se usa como referencia para cada medición que se realice con una muestra problema. Entonces es posible dosificar concentraciones desconocidas de la muestra y provocar una reacción colorimétrica, y de esta forma obtener el mV correspondiente a la intensidad I emitida (el color de la muestra). Por medio de la recta de calibración realizada primeramente, se puede determinar la concentración de la muestra que corresponde al valor mV.

El proceso de medición se realiza en dos fases:

Puesta a cero del medidor, mediante la utilización de un blanco (sustancia que no contiene el analito a medir), y a continuación la medición. La primera fase consiste en poner una muestra sin reactivo, como agua destilada, para obtener un valor de referencia que se utiliza para evitar posibles errores, inducidos por la cubeta u otros elementos, la segunda fase consiste en medir la muestra problema obteniendo un valor de mV, al cual se ha de restar la del blanco, obteniendo el valor real de intensidad de luz emitida, por la muestra problema.

La cubeta tiene un papel muy importante porque es un elemento óptico, y por lo tanto requiere especial atención. En primer lugar, es importante que tanto la cubeta de medición como la de calibración sean ópticamente idénticas para que ofrezcan las mismas condiciones de medición. También es necesario que la superficie de la cubeta no esté rayada y esté bien limpia, para evitar interferencias en la medición debido a reflejos y absorción de luz no deseados. Se recomienda no tocar las paredes de la cubeta con las manos. Además, para obtener las mismas condiciones durante las fases de puesta a cero y medición, es necesario cerrar las cubetas si contienen sustancias volátiles. Las cubetas de Hanna vienen con tapa de medición y han sido diseñadas para evitar toda contaminación luminosa externa al ser insertadas en la unidad.