a) Esquematice el instrumento de IR

Un espectrofotómetro IR típico (especialmente FT-

IR

Incluye los siguientes componentes:

FUENTE  →  INTERFERÓMETRO (o MONOCROMADOR)  →  MUESTRA  →  DETECTOR  →  COMPUTADOR

Descripción paso a paso:

    Fuente: emite radiación infrarroja continua.

    Interferómetro o monocromador: separa o modula las distintas longitudes de onda.

        En instrumentos dispersivos → se usa un monocromador con rejilla o prisma.

        En instrumentos FT-IR → se usa un interferómetro de Michelson.

    Porta-muestra: el haz IR incide sobre la muestra (sólida, líquida o gaseosa).

    Detector: mide la energía transmitida o absorbida.

    Computador: transforma los datos (en FT-IR aplica transformada de Fourier) y entrega el espectro absorbancia vs número de onda

b) Tres fuentes que pueden ser usadas en IR

c) Dos diferencias entre instrumentos IR dispersivos y FT-IR

Los instrumentos IR dispersivos y FT-IR (Transformada de Fourier)
se diferencian principalmente en:

1. Modo de obtención del espectro:

   
   los dispersivos separan las longitudes de onda mediante un monocromador o prisma, registrando una a una; en cambio, el FT-IR registra todas las frecuencias simultáneamente y luego aplica una transformada de Fourier para obtener el espectro.

2. Rapidez y resolución:

   
   el FT-IR es mucho más rápido y sensible, con mejor relación señal-ruido y mayor resolución, mientras que los dispersivos son más lentos y con menor sensibilidad.
   

d) Accesorios ATR y DSR 

• ATR (Attenuated Total Reflection / Reflexión Total Atenuada):

  
  es un accesorio que permite analizar sólidos, líquidos o pastas sin preparación previa. La muestra se coloca sobre un cristal (como diamante o ZnSe), donde la radiación IR penetra solo superficialmente. Ideal para muestras opacas o difíciles de prensar.
  

• DSR (Diffuse Specular Reflectance / Reflectancia Difusa y Especular):

  
  se utiliza para muestras sólidas pulverizadas o superficies reflectantes, midiendo la radiación IR reflejada por la muestra. Es útil cuando la transmisión directa no es posible, por ejemplo, polvos, recubrimientos o películas metálicas.
  

a) Esquematice el instrumento de RMN

1. Imán superconductivo:

   
   Genera un campo magnético fuerte y uniforme (B₀)
   , generalmente entre 7–14 teslas.
   → Su función es alinear los núcleos con momento magnético (como los protones).

2. Bobina o sonda (probé):

   
   Contiene el porta-muestra y las bobinas de transmisión y recepción.
   

   • Transmite pulsos de radiofrecuencia (RF).

   • Detecta la señal emitida cuando los núcleos vuelven a su estado de equilibrio.

3. Generador y transmisor de RF:

   
   Envía pulsos de radiofrecuencia a una frecuencia específica (frecuencia de Larmor) para excitar los núcleos.

4. Detector / receptor:

   
   Capta la señal de precesión (FID – Free Induction Decay).

5. Computador:

   
   Procesa la señal aplicando la Transformada de Fourier, obteniendo el espectro RMN (intensidad vs desplazamiento químico).

   b) Mencione al menos 3 núcleos que pueden ser observados por RMN

   Núcleo	Espín nuclear	Tipo de estudio
   ¹H (protón)	½	RMN de protón: más común, sensible y rápida.
   ¹³C (carbono-13)	½	Permite estudiar esqueletos de carbono.
   ¹⁹F (flúor-19)	½	Muy sensible, útil en compuestos fluorados.
   ³¹P (fósforo-31)	½	Común en compuestos biológicos (ATP, fosfatos).

c) RMN continuo y uno de pulsos

E) ¿Qué significan  TMS y para qué se utiliza?

Tetrametilsilano (Si(CH₃)₄). Se usa como patrón interno de referencia en espectros de ¹H y ¹³C, fijando su señal a 0 ppm.
Es inerte, volátil y sus protones están muy apantallados, por lo que no interfieren con otras señales.

F) ¿Qué información se obtiene de un espectro de ¹H-RMN? N de señales: Cuántos tipos de protones distintos hay

Desplazamiento químico (δ):

entorno químico de cada protón.

Integración:

proporción de protones en cada señal.

Multiplicidad:

tipo de acoplamiento con protones vecinos (singlete, doblete..).

Constante de acoplamiento (J):

distancia entre picos,  proximidad entre núcleos.  

a) Esquematice el instrumento de EAA

1. Fuente:

   
   Lámpara de cátodo hueco (HCL) o de descarga sin electrodos (EDL). Emite radiación carácterística del elemento que se va a analizar.

2. Sistema de atomización:

   
   Convierte la muestra líquida en átomos libres.

   • Llama (flame):

     
     aire-acetileno o N₂O-acetileno.

   • Horno de grafito:

     
     atomizador electro-térmico para trazas.

3. Monocromador:

   
   Aísla la línea espectral del elemento y elimina radiación no deseada.

4. Detector:

   
   Generalmente un tubo fotomultiplicador que mide la intensidad transmitida.

5. Computador o registrador:

   
   Convierte la señal eléctrica en un espectro o lectura de absorbancia.

   b) Mencione al menos 3 tipos de fuentes usadas en EAA

   Tipo de fuente	Descripción	Uso principal
   Lámpara de cátodo hueco (HCL)	Contiene un cátodo del mismo metal a analizar; emite líneas carácterísticas.	Fuente más común.
   Lámpara de descarga sin electrodos (EDL)	Produce líneas más intensas mediante excitación por RF o microondas.	Alta sensibilidad, para elementos con líneas débiles.
   Láser o fuentes continuas de alta intensidad	Menos comunes, empleadas en equipos modernos.	Permiten técnicas multielementales.

c) Señale al menos 2 diferencias entre atomización en llama y horno de grafito

d) ¿Qué tipos de interferencias pueden afectar una medición en EAA?

Físicas:
viscosidad, densidad o tamaño de gota afectan la nebulización.

Químicas:

formación de compuestos refractarios (óxidos o sales estables).

Espectrales:

superposición de líneas de otros elementos o radiación de fondo.

De ionización:

exceso de temperatura que ioniza átomos reduciendo la señal.

Correcciones posibles:

uso de agentes liberadores o protectores, modificadores de matriz, o corrección de fondo con lámpara de deuterio o Zeeman.

e) ¿Qué mide exactamente la técnica de Absorción Atómica?

Mide la absorción de radiación electromagnética por átomos libres en estado fundamental.

👉 La absorbancia es proporcional a la concentración del elemento según la Ley de Beer-Lambert:

donde A es la absorbancia, c la concentración y k una constante dependiente del elemento y condiciones experimentales.

f) ¿Qué ventajas tiene la Espectroscopía de Absorción Atómica?

• Alta sensibilidad:

  
  Permite detectar concentraciones muy bajas de metales, incluso en el rango de partes por millón o por billón, lo que la hace ideal para análisis de trazas.

• Gran selectividad:

  
  Cada elemento tiene líneas de absorción carácterísticas, por lo que el instrumento puede identificar y cuantificar metales específicos con alta precisión.

• Buena exactitud y reproducibilidad:

  
  Si se calibra correctamente, los resultados obtenidos son precisos y muy consistentes entre mediciones.

• Relativamente rápida y sencilla:

  
  El análisis puede realizarse en pocos segundos por muestra y requiere una preparación simple, especialmente si la muestra ya está en solución.

g) ¿Qué desventajas presenta?

• Solo analiza un elemento a la vez:

  
  No permite realizar análisis multielementales simultáneos, lo que prolonga el tiempo total si se deben medir varios metales.

• Requiere lámparas específicas:

  
  Cada elemento necesita su propia lámpara de cátodo hueco, lo que aumenta el costo y la manipulación del equipo.

• Interferencias posibles:

  
  Factores como la composición de la matriz o la presencia de otros iones pueden alterar la absorbancia si no se corrigen adecuadamente.

• Uso de gases inflamables:

  
  En el método con llama se utilizan gases como acetileno y óxido nitroso, que exigen precauciones de seguridad y mantenimiento cuidadoso.

El instrumento básico de una espectroscopía de emisión atómica consta 

1. Fuente de excitación:

   
   Es la parte que suministra la energía necesaria para excitar los átomos. Puede ser una llama (en EEA por llama) o un plasma acoplado inductivamente (ICP)
   en técnicas más modernas.

2. Sistema de introducción de muestra:

   
   La muestra líquida se nebuliza (se transforma en un aerosol) y se introduce en la fuente de excitación, donde los átomos se excitan térmicamente.

3. Monocromador o espectrómetro:

   
   Separa las distintas longitudes de onda emitidas por los átomos excitados. Esto permite identificar los elementos específicos.

4. Detector:

   
   Registra la intensidad de la radiación emitida por cada longitud de onda. Los detectores más comunes son los fotomultiplicadores o detectores CCD.
   

5. Sistema de lectura o procesador:

   
   Convierte la señal eléctrica en un valor cuantificable que se muestra en pantalla o se almacena digitalmente para el análisis.

b) Señale al menos 3 fuentes que puedan ser usadas en EEA

Las principales fuentes de excitación usadas en emisión atómica son:

1. Llama de aire-acetileno o óxido nitroso-acetileno, usada en espectroscopía de emisión con llama (FAES).

2. Plasma de acoplamiento inductivo (ICP)

   
   , que alcanza temperaturas de 6000 a 10000 K, ideal para análisis multielementales.

3. Arco o chispa eléctrica, que se usa para materiales metálicos sólidos, ya que volatiliza directamente la muestra.

Etiquetas: EAA, EEA, espectroscopía, instrumentación química, IR, RMN