Principios de análisis instrumental

))) 13( Efectos del ruido instrumental en los análisis espectrofotométricos 307 Ancho de banda 2 nm Ancho de banda 5 nm Ancho de banda 1O nm 240 250 260 270 240 250 260 270 "' u § -" ~ -" <( 240 . \ ~ ' 250 260 270 Longitud de onda, nm Longitud de onda, nm Longitud de onda, nm a) b) e) FIGURA 13.8 Efecto del ancho de banda en la definición del espectro de una muestra de vapor de benceno. Observe que cuando el ancho de banda aumenta, la estructura fina del espectro se pierde. A un ancho de banda de 10 nm, sólo se observa una banda ancha de absorción. de Rothman, Crouch e Ingle. Los datos originan la gráfica de la curva C de la figura 13.7. Tome en cuenta que este tipo de incerti– dumbre es importante a absorbancias bajas (altas transmitancias), pero se aproxima a cero con absorbancias altas. 8 Una de las fuentes de este tipo de ruido es la deriva lenta en la señal de salida radiante de la fuente. Este tipo de ruido se puede denominar ruido fluctuante de la fuente (sección SB.2). Los efec– tos de las fluctuaciones en la intensidad de una fuente se reducen al mínimo mediante el uso de fuentes de alimentación de voltaje constante o mediante un sistema de retroalimentación en el cual la intensidad de la fuente se mantiene a un nivel constante. Los espectrofotómetros modernos de doble haz (secciones 13D.2 y 13D.3) también ayudan a anular el efecto del ruido fluctuante. En muchos instrumentos, el ruido fluctuante de la fuente no limita el desempeño. Una fuente de ruido importante y muy común, proporcio– nal a la transmitancia, aparece cuando no se puede reproducir la colocación de la muestra y las celdas de referencia respecto al haz durante las mediciones repetidas de la transmitancia. Todas las celdas o cubetas tienen pequeñas imperfecciones. Como con– secuencia, las pérdidas por reflexión y dispersión varían cuando se exponen al haz distintas secciones de la ventana de la celda, por lo que hay pequeños cambios en la transmitancia. Rothman, Crouch e Ingle demostraron que a menudo esta incertidumbre es la limitación más común en la exactitud de los espectrofotóme– tros ultravioleta-visible de alta calidad. También es una fuente de incertidumbre importante en los instrumentos de infrarrojo. Un método para reducir el efecto de la posición de la celda en un instrumento de doble haz consiste en dejar las celdas en su lugar durante la calibración y el análisis. Luego se introducen patrones y muestras nuevas en la celda correspondiente des– pués de lavar y enjuagar la misma con ayuda de una jeringa. Hay 8 Para ver un procedimiento para elaborar gráficas de los errores relativos de la concentración para los casos tratados, mediante hojas de cálculo, refiérase a S. R. Crouch y F. ]. Holler, Applications of Microsoft• Excel in Analytical Chemistry, 3a. ed., pp. 323-326, Belmont, CA: Cengage Learning, 2017. que tener mucho cuidado para evitar tocar o golpear las celdas durante este proceso. 13C.3 Efecto del ancho de La rendija en Las mediciones de La absorbancia Como se mostró en la sección 7C.3, para resolver espectros comple– jos se requieren anchuras de rendijas angostas. 9 Por ejemplo, en la figura 13.8 se ilustra la pérdida de detalles que hay cuando aumenta la anchura de la rendija, desde valores pequeños a la izquierda hasta valores mayores en la mitad y a la derecha. En este ejemplo, se obtuvo el espectro de absorción del vapor de benceno con un ajuste de rendija que proporcionó anchos de banda efectivos de 1.6, 4 y 10 nm. Para estudios cualitativos, la pérdida de resolución que acom– paña el uso de rendijas más anchas es de gran importancia porque los detalles de los espectros son útiles para identificar las especies. En la figura 13.9 se ilustra un segundo efecto del ancho de la rendija en los espectros compuestos por picos estrechos. En este caso se obtuvo el espectro de una solución de cloruro de praseodi– mio con rendijas cuyo ancho es de 1.0, 0.5 y 0.1 mm. Observe que los valores de absorbancia aumentan de manera importante (hasta 70% en uno de los casos) cuando disminuye la anchura de la ren– dija. Para ajustes de la rendija menores a 0.14 mm, se encontró que las absorbancias eran independientes del ancho de la rendija. Un cuidadoso examen de la figura 13.8 revela el mismo tipo de efecto. En ambos conjuntos de espectros, las áreas bajo los picos individuales son las mismas, pero la anchura de rendijas superio– res dan lugar a picos más anchos con absorbancias más bajas. De la observación de las figuras se concluye que la medición cuantitativa de las bandas de absorción angostas requiere el uso de rendijas angostas o, como otra posibilidad, ajustes de anchura de ren– dijas que se puedan repetir. Pero el inconveniente es que al dismi- 'Para una discusión más profunda acerca de los efectos del ancho de banda sobre los espectros, véase Optimum Parameters for Spectrophotometry, Santa Clara, CA: Agilent Technologies, Inc., 1977; F. C. Strong III, Anal. Chem., 1976, 48, p. 2155, DOI: 10.1021/ac50008a026; D. D. Gilbert,J. Chem. Educ., 1991,68, p. A278, DOI: 10.1021/ed068pA278.