Principios de análisis instrumental

A menudo, estas representaciones gráficas revelan detalles espectrales que se pierden en un espectro ordinario. Además, a veces puede medirse la concentración de un analito en presencia de una interferencia, de dos o más analitos en una mezcla con más facilidad y exactitud, mediante los métodos con derivada. Desafortunadamente, las ventajas de los espectros por derivadas se contrarrestan, en forma parcial, por causa de la degradación en la relación señal-ruido que acompaña a la obtención de las derivadas. Sin embargo, en muchas zonas de las regiones ultra– violeta y visible la relación señal-ruido no es un factor limitante. Incluso si la relación señal-ruido se degrada por derivación, pueden aplicarse métodos de suavización para ayudar a mejorar la precisión. Para obtener los espectros con derivadas se ha utilizado una gran variedad de métodos. En el caso de espectrofotómetros digi– tales controlados por computadora, la derivación se puede llevar a cabo numéricamente utilizando procedimientos como la suaviza– ción polinomial de mínimos cuadrados de derivadas que se trata en la sección 5C.2. Con los instrumentos analógicos antiguos, las derivadas de los datos espectrales se pueden obtener de manera electrónica mediante un circuito amplificador operacional ade– cuado (véase la sección 3E.4). Otra técnica utiliza la oscilación mecánica de una placa de refracción para barrer de manera repe– titiva un intervalo de longitud de onda de unos pocos nanómetros a través de la rendija de salida de un monocromador mientras se barre el espectro, a esta técnica se le conoce como modulación de la longitud de onda. Asimismo, puede barrerse el espectro utili– zando dos longitudes de onda desplazadas con unos pocos nanó– metros, lo cual es llamado espectrofotometría de longitud de onda dual. Aplicaciones de los espectros de derivadas Muchas de las aplicaciones más importantes de la espectroscopia de derivadas en las regiones ultravioleta y visible están relacio– nadas con las identificaciones cualitativas de especies. El detalle amplificado de un espectro de derivadas hace posible distinguir entre compuestos que tienen espectros superpuestos, esta técnica es llamada intensificación de características Y En la figura 14.1 O se ilustra la manera en que una gráfica de derivadas puede reve– lar los detalles de un espectro formado por tres picos de absor– ción superpuestos. Hay que hacer notar que tomar una derivada aumenta el ruido, por lo que es indispensable usar esta técnica en espectros de alta calidad. En caso de no cumplir con este requi– sito, los espectros de derivadas pueden originar características que no están presentes en la realidad. Está demostrado que la espectrofotometría de derivadas también es útil para determinar de manera simultánea dos o más constituyentes de mezclas. Se han propuesto varios métodos para el análisis cuantitativo de mezclas. La altura de pico a pico se usa como la altura máxima en las longitudes de onda en el cruce cero para componentes individuales. Más recientemente se han utili– zado las técnicas estadísticas de varias variables, como mínimos cuadrados parciales y el análisis de los componentes principales 15 Aplicaciones de hojas de cálculo en las que se utilizan las técnicas de derivadas para intensificar las características pueden consultarse en S. R. Crouch y F. ). Holler, Applications ofMicrosoft• Excel in Analytical Chemistry, 3a. ed., pp. 437- 441, Bel– mont, CA: Cengage Learning, 2017. ))} 14D Análisis cuantitativo mediante mediciones de abso rción 335 a) 520 530 540 550 560 570 Longitud de onda, A FIGURA 14.10 a) Comparación de un espectro de derivadas, b) con un espectro de absorción estándar. para establecer las concentraciones. Los métodos de derivadas se aplican para determinar metales traza en mezclas. Por ejemplo, las cantidades traza de Mn y Zn se determinan en mezclas por medio de la formación de complejos con 5,4-dihidroxi-1,4-naftoqui– nona. 16 Asimismo, los métodos de derivadas son muy utilizadas en las preparaciones farmacéuticas y en las mezclas de vitami– nas.17 Las espectrofotometrías de derivadas y de longitud de onda dual ya demostraron ser muy útiles, sobre todo, en la obtención de espectros de absorción en las regiones ultravioleta-visible de analitos presentes en soluciones turbias, en las que la dispersión de la luz elimina los detalles de un espectro de absorción. Por ejemplo, tres aminoácidos: triptófano, tirosina y fenilalanina, con– tienen cadenas aromáticas secundarias que presentan bandas de absorción claras en la zona de 240 a 300 nm. Sin embargo, estos picos claros no se ven en los espectros de las preparaciones de pro– teínas características, como la albúmina bovina o las del huevo, porque las moléculas grandes de la proteína dispersan con fuerza la radiación, por lo que sólo hay un pico de absorción suave como el que aparece en la figura 14.11a. La estructura fina aromática se descubre en los espectros de primera y segunda derivadas, como lo muestran las curvas b) y e). 16 H. Sedaira, Talanta, 2000,51, p. 39, DO!: 10.1016/S0039-9140(99)00244-l. 17 F. Aberastuuri, A. l. jiménez, F. )iménez y). ). Arias, f. Chem. Educ., 2001, 78, p. 793, DOI: 10.1021/ed078p793.