Espectrofotómetro para niños
El espectrofotómetro es un aparato muy útil que se usa en la ciencia para medir cuánta luz absorbe una sustancia. Imagina que tienes un líquido de color en un recipiente; este instrumento puede decirte cuánta luz de un color específico "desaparece" al pasar por ese líquido. Esto ayuda a los científicos a entender qué hay en la muestra y en qué cantidad.
Este instrumento es clave en el análisis químico y también se usa en laboratorios de microbiología para contar microorganismos.
Existen diferentes tipos de espectrofotómetros, que se agrupan según el tipo de muestra que analizan. Algunos miden la absorción de átomos y otros la de moléculas, como los que trabajan con luz ultravioleta y visible (conocidos como UV-VIS).
La función principal de un espectrofotómetro es enviar un rayo de luz muy específico a través de una muestra y luego medir cuánta de esa luz es absorbida. Esto permite a los científicos:
- Saber qué tipo de sustancia hay en la muestra.
- Conocer, de forma indirecta, la cantidad de esa sustancia que les interesa.
Contenido
¿Cómo funciona un espectrofotómetro?
Un espectrofotómetro está formado por dos partes principales: un espectrómetro y un fotómetro. El espectrómetro se encarga de producir, separar y medir la luz, mientras que el fotómetro tiene un sensor especial que mide la intensidad de esa luz.
El espectrómetro: el creador de luz
El espectrómetro es la parte que genera el tipo de luz que necesitamos. Funciona así:
- Primero, un lente llamado colimador convierte la luz en un rayo recto.
- Luego, este rayo pasa por un monocromador (como un prisma) que divide la luz en sus diferentes colores o longitudes de onda (como un arcoíris).
- Finalmente, una pequeña abertura selecciona solo la longitud de onda de luz que queremos usar.
El fotómetro: el medidor de luz
Después de que la luz seleccionada atraviesa la muestra líquida (que está en un pequeño recipiente llamado cubeta), el fotómetro entra en acción. Este detecta cuánta luz fue absorbida por la muestra y envía una señal a una pantalla digital para que podamos ver el resultado.
Partes clave de un espectrofotómetro
La fuente de luz: el inicio de todo
La luz que ilumina la muestra debe ser muy estable, fácil de dirigir, tener todos los colores del espectro y durar mucho tiempo. Las fuentes de luz más comunes en los laboratorios son las lámparas de wolframio (o tungsteno), las lámparas de arco de xenón, las lámparas de deuterio y las lámparas LED.
El monocromador: el selector de colores
El monocromador es como un filtro que aísla la luz de la longitud de onda exacta que se necesita para el experimento. Su trabajo es obtener un solo color de luz.
Está compuesto por:
- Unas rendijas de entrada y salida.
- Unos colimadores (lentes) que dirigen el haz de luz.
- Un elemento de dispersión (como un prisma) que separa los colores.
El colimador toma el rayo de luz que entra y lo envía al prisma. El prisma separa todos los colores de ese rayo, y luego la longitud de onda deseada es dirigida por otra lente hacia la rendija de salida.
El compartimento de muestra: donde ocurre la magia
Este es el lugar donde se coloca la muestra líquida. Aquí es donde la luz interactúa con la sustancia que estamos analizando. Es muy importante que en este lugar no haya nada que absorba o disperse la luz que no sea la propia muestra.
El detector: el ojo del instrumento
El detector es el encargado de "ver" la luz que atraviesa la muestra y convertirla en una señal que el instrumento pueda entender y mostrar. Hay dos tipos principales de detectores:
- Los que responden a la luz (fotones).
- Los que responden al calor.
Fotodetectores: la tecnología moderna
En los espectrofotómetros más modernos, hay muchos fotodetectores (a veces hasta 16) que pueden medir la luz de diferentes colores al mismo tiempo. Esto hace que las mediciones sean más rápidas y el equipo tenga menos partes móviles.
Celdas: los recipientes especiales
Las celdas son pequeños recipientes donde se ponen las muestras líquidas. El material de las celdas depende del tipo de luz que se use:
- Si se trabaja con luz visible, las celdas son de vidrio o plástico.
- Si se usa luz ultravioleta, se necesitan celdas de cuarzo.
- Para la luz infrarroja, se usan celdas de NaCl.
Estas celdas tienen dos lados transparentes por donde el rayo de luz puede pasar sin problemas.
Historia del espectrofotómetro
En la década de 1940, ya existían algunos espectrofotómetros, pero los primeros modelos no podían trabajar con luz ultravioleta. Fue Arnold O. Beckman quien desarrolló una versión mucho mejor en su empresa, que más tarde se llamó Beckman Instruments.
Él creó varios modelos, y el modelo D, conocido como DU, fue un gran avance. Este instrumento tenía toda la electrónica dentro de una sola caja, una nueva lámpara de hidrógeno para la luz ultravioleta y un monocromador mejorado. Se fabricó desde 1941 hasta 1976, vendiéndose más de 30.000 unidades. En 1941, su precio era de 723 dólares. Un científico ganador del Premio Nobel de Química, Bruce Merrifield, dijo que era "probablemente el instrumento más importante que se ha desarrollado para ayudar a la ciencia de la vida".
Galería de imágenes
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Espectrofotómetro
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Véase también
En inglés: Optical spectrometer Facts for Kids
