Mediciones de absorción de radiación electromagnética.

1. Método Experimental I Trimestre 05-I Mediciones de absorción de radiación electromagnética. Juan Azorín Nieto y Alberto Rojas Hernández Marzo de 2005

2. Rojo de fenol Un indicador ácido base de Brønsted + H+ OH O- O O C C SO3- SO3- Hind- Ind2- pKA = 7.9 ¿Por qué una forma química da lugar a un color y la otra a otro color?

3. Representación simplificada de una onda monocromática  longitud dirección de propagación 1 ciclo Modelo ondulatorio de la luz Modelo cuántico de la luz La luz está formada por campos electromagnéticos oscilantes en el espacio y en el tiempo (ondas de radiación electromagnética). La luz está formada por paquetes de energía electromagnética llamados quanta o fotones. Einstein, 1905. La luz policromática está formada por la superposición de diferentes tipos de onda (ondas de diferente longitud de onda (), frecuencia () y velocidad (c ó v)). La luz policromática transporta fotones de diferentes energías. La luz monocromática transporta fotones de igual energía. La luz monocromática está formada por la superposición de ondas del mismo tipo (ondas de igual ,, c(ó v)). Einstein postuló que cada fotón tiene una energía igual a: Efotón = h = hc/. En esta ecuación h es la constante de Planck. La intensidad luminosa de un rayo de luz (I) se define como la derivada de la energía total que el rayo de luz transporta con respecto al tiempo. Así, para un rayo de luz monocromática: I = d(Etotal)/dt = d(NEfotón)/dt = Efotón[dN/dt] siendo N el número de fotones del rayo de luz monocromática que pasan por cierto sector. Cuando un sistema absorbe luz, el rayo pierde intensidad. frecuencia ( ): número de ciclos que pasan por cierto lugar en la unidad de tiempo. velocidad de propagación (c ó v): distancia recorrida por la onda en la unidad de tiempo, c = v  .

4. Filtro de absorción (de color verde) Rayo de luz transmitida (verde) Rayo de luz incidente (blanca) Dos tipos de monocromación. “Descomposición” de la luz blanca por refracción

5. (Partícula: Einterna = u) Sí hay absorción Partícula: Ebasal = uo Partícula: Eexcitado = u1 = uo + h ¡Colisión! Partícula: Ebasal = uo No hay absorción Fotón: Efotón = h El fenómeno de absorción de radiación electromagnética (nivel microscópico) Fotón: Efotón = h

6. Sí hay absorción de luz (It < Io) 0% < %T  100%{(It)/(Io)} < 100%) Io ,  It ,  Rayo incidente Rayo transmitido l , longitud de paso óptico El fenómeno de absorción de radiación electromagnética (nivel macroscópico)

7. No hay absorción de luz (It = Io) %T  100%{(It)/(Io)} = 100%) Io ,  It ,  Rayo incidente Rayo transmitido l , longitud de paso óptico El fenómeno de absorción de radiación electromagnética (nivel macroscópico)

8. 4.0 x 10-5 cm 400 nm longitud de onda X 105 cm índigo 1Ångstrom 1 nanómetro ultravioleta 500 nm metro visible infrarrojo microondas anaranjado 600 nm Espectro electromagnético (completo) 700 nm 7.0 x 10-5 cm Región visible Adaptado de: http://biblioteca.redescolar.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/112/htm/sec_17.htm

9. Positivo. • Por ejemplo, color del rayo de luz incidente en la disolución. • Un rayo de luz violeta incide sobre una • Un rayo de luz azul incide sobre una • Un rayo de luz verde incide sobre una • Un rayo de luz amarilla incide sobre una • Un rayo de luz anaranjada incide sobre una • Un rayo deluz grana incide sobre una Negativo (colores complementarios). Por ejemplo, color de la disolución en donde incide el rayo de luz para ser absorbido. disolución dorada que lo absorbe en parte. disolución amarilla que lo absorbe en parte. disolución roja que lo absorbe en parte. disolución azul que lo absorbe en parte. disolución celeste que lo absorbe en parte. disolución aguamarina que lo absorbe en parte.

10. Positivo Negativo Gama más amplia de colores compelmentarios

11. Hind- Ind2- H2ind Bandas principales de las especies del rojo de fenol Tesis de doctorado de Patricia Balderas Hernández, UAM-I, 2004.

12. Diagrama de zonas de predominio de las especies del rojo de fenol 7.9 1.1 H2ind Hind- Ind2- pH Tesis de doctorado de Patricia Balderas Hernández, UAM-I, 2004.

13. Escala Selector de longitud de onda 100% 0% Compartimiento de la celda o portaceldas Control de 100 % T Interruptor de encendido/apagado y control de 0 %T Esquema de espectrofotómetro: Modelo: Spectronic 20. Marca: Bausch & Lomb.

14. PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN DEL ESPECTROFOTÓMETRO SPECTRONIC 20 DE B&L. MEDICIÓN DELPORCENTAJE DE TRANSMITANCIA. 1. Prender el SPECTRONIC 20D dando vuelta al Interruptor de encendido / Control de cero en dirección de las manecillas del reloj. Permitir al espectrofotómetro calentarse al menos durante 15 ó 20 minutos para que se estabilice la fuente luminosa y el detector. 2. Después del periodo de calentamiento, establecer la longitud de onda deseada mediante la perilla de control de longitud de onda. 3. Ajustar el% transmitancia a 0 % con el interruptor de encendido / Control de cero. Asegúrese que el compartimiento para la celda o portaceldas esté vacío y cerrado. 4. Llenar una celda con agua (u otra solución utilizada como“blanco”) y limpie la celda con papel ópticosi es necesario, para remover gotas de líquido, polvo o huellas dactilares. Poner la celda enel prtaceldas, alineando la marca guía de la celda con la marca guía en el frente del compartimiento. Presionar firmemente la celda en el portaceldas y cerrar la cubierta. 5. Ajustar a 100 % el% deT con el control de 100 % T.Remover la celda del compartimiento y vaciar el agua. (A menos que se cuente con otra celda igual.) 6. Enjuagar la celda con pequeños volúmenes de la solución a medir y llenar con la solución. Limpiar la celda con papel óptico y colocarla en el portaceldas.Alinear las marcas guía y cerrar la cubierta. 7. Leer el %de transmitancia. 8. Remover la celda del compartimiento y repetir los pasos 5 a 8 para las demás soluciones. 9. Si se hacen mediciones a diferentes longitudes de onda, calibrar a 0% T y 100% T como se señala en los puntos 3 y 5 anteriormente establecidos, a cada valor de longitud de onda utilizado. 10. Cuando todas las mediciones son completadas, apagar el espectrofotómetro mediante el interruptor de encendido dando vuelta en contra de las manecillas del reloj hasta que seoiga un clic.

15. Electrodos de vidrio y referencia o electrodo combinado pH-metro Solución amortiguadora de pH conocido para calibrar el instrumento Mediciones de pH

16. Escala de pH en agua a 25°C pH neutro 0.0 7.0 14.0 pH Medio básico pH > 7.0 Medio ácido (pH < 7.0) En principio: pH  -log[H3O+] = -log[H+]