10/12/2023
La ley de Lambert-Beer es una ley fundamental en espectrofotometría que relaciona la absorbancia de una solución con su concentración y la longitud del camino óptico que recorre la luz a través de ella. Su aplicación es crucial en diversas áreas, incluyendo química, bioquímica, medicina y análisis ambiental, para determinar la concentración de sustancias en disoluciones.
Qué explica la ley de Lambert-Beer
La ley establece que la absorbancia (A) de una solución es directamente proporcional a la concentración (C) del analito y a la longitud del camino óptico (l) que atraviesa la luz. Esta relación se expresa matemáticamente como:
A = εlc
Donde:
- A es la absorbancia (adimensional).
- ε es la absortividad molar o coeficiente de extinción molar (L mol -1 cm -1 ), una constante que depende de la sustancia y de la longitud de onda de la luz.
- l es la longitud del camino óptico (cm), generalmente la longitud de la celda de medida.
- C es la concentración del analito (mol L -1 ).
La ley de Lambert-Beer se basa en dos supuestos importantes: que la luz absorbida por las moléculas es independiente de la presencia de otras moléculas y que la luz incidente es monocromática (de una sola longitud de onda). En la práctica, estos supuestos no siempre se cumplen perfectamente, por lo que existen desviaciones de la ley a altas concentraciones o en presencia de interacciones intermoleculares.
Gráfica de la Ley de Lambert-Beer
La representación gráfica de la ley de Lambert-Beer es una línea recta cuando se grafica la absorbancia (A) en función de la concentración (C), manteniendo constante la longitud del camino óptico (l) y la longitud de onda. La pendiente de esta recta es igual a εl. Esta linealidad permite la construcción de curvas de calibración para determinar concentraciones desconocidas a partir de mediciones de absorbancia.
| Concentración (C) | Absorbancia (A) |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 0.1 | 0.2 |
| 0.2 | 0.4 |
| 0.3 | 0.6 |
| 0.4 | 0.8 |
La gráfica resultante mostraría una relación lineal directa entre la absorbancia y la concentración, confirmando la validez de la ley en el rango de concentraciones estudiado.
Factores que alteran la ley de Lambert-Beer
Existen varios factores que pueden causar desviaciones de la ley de Lambert-Beer, incluyendo:
- Altas concentraciones: A concentraciones elevadas, las interacciones intermoleculares pueden afectar la absorción de luz, provocando desviaciones de la linealidad.
- Luz no monocromática: Si la luz incidente no es monocromática, la absorbancia medida no será precisa, ya que diferentes longitudes de onda pueden ser absorbidas de manera diferente.
- Dispersión de la luz: La dispersión de la luz por partículas en suspensión en la solución puede interferir con la medición de la absorbancia.
- Fluorescencia y fosforescencia: Estos fenómenos pueden contribuir a la emisión de luz, afectando la medición de la absorbancia.
- Cambios químicos: Si la sustancia analizada sufre reacciones químicas durante la medición, la absorbancia puede variar.
- Temperatura: La temperatura puede afectar la absortividad molar de algunas sustancias.
Cómo se calcula la concentración a partir de la absorbancia
Una vez que se ha obtenido la absorbancia de una muestra, la concentración puede calcularse mediante la reordenación de la ecuación de la ley de Lambert-Beer:
C = A / (εl)
Para realizar este cálculo, se necesita conocer la absortividad molar (ε) de la sustancia a la longitud de onda de trabajo y la longitud del camino óptico (l). Si la absortividad molar no se conoce, se puede determinar mediante una curva de calibración, midiendo la absorbancia de soluciones de concentraciones conocidas del analito.
Aplicaciones de la Ley de Lambert-Beer
La ley de Lambert-Beer tiene amplias aplicaciones en diferentes campos:
- Análisis cuantitativo: Determinación de la concentración de sustancias en soluciones, como en análisis clínicos, ambientales y de alimentos.
- Análisis cinético: Estudio de la velocidad de reacciones químicas mediante el seguimiento de la variación de la absorbancia con el tiempo.
- Determinación de constantes de equilibrio: Medición de las constantes de equilibrio de reacciones químicas.
- Control de calidad: Verificación de la pureza y concentración de sustancias en la industria farmacéutica y otras industrias.
- Espectroscopia: Caracterización de compuestos mediante sus espectros de absorción.
La ley de Lambert-Beer es una herramienta fundamental en el análisis químico y bioquímico que permite la determinación cuantitativa de sustancias en solución. Su comprensión y aplicación precisa son esenciales en una amplia gama de disciplinas científicas y tecnológicas. Sin embargo, tener en cuenta las limitaciones y posibles desviaciones de la ley para obtener resultados confiables.