Lorena Callejas Torres
 |
| Espectrógrafo |
Origen
El primer experimento de espectroscopia
fue realizado por Newton entre 1666 y 1670. Su experimento consistió en pasar
la luz del Sol por un prisma triangular y observó que la luz blanca del Sol al
pasar por un prisma se dispersa, y cada color es desviado con un ángulo que
depende de su longitud de onda (color). La luz roja (mayor longitud de onda) se
dispersa menos que la azul (menor longitud de onda).
En 1868, durante la observación de un
eclipse de Sol, se detectaron unas líneas que no habían sido observadas con
anterioridad. Se trataba de las líneas producidas por el Helio. (el nombre
viene del Griego Helios=Sol). El Helio fue detectado por primera vez en la
Tierra en 1895 como producto secundario de unas muestras de Uranio radioactivo.
 |
| Kirchhoff y Bunsen |
Sus primeras observaciones determinaron
que calentando un elemento químico puro, y pasando su luz a través de una
delgada rendija y después por un prisma, se observa una serie de líneas
brillantes que corresponden a una serie de longitudes de onda (colores) únicas
para cada elemento (su firma espectroscópica). Este descubrimiento fundamental,
permite determinar los elementos químicos que componen cualquier material y,
obviamente, de las estrellas.
Tipos
Los tipos van a depender de su uso:
Espectrómetro de masas: Se utiliza para determinar las masas
moleculares, o la relatividad de los isotopos y la composición química de las
muestras. Se caracterizan por poseer un medio para introducir las sustancias
que se requiera analizar, un mecanismo para ionizar las sustancias, un
acelerador que dirige los iones hacia el instrumento de medida, y un mecanismo
que separe los iones analizados y registre el resultados (que por lo general
son registrado eléctricamente en forma de gráficas).
 | |
|
Espectrómetro óptico: se emplea para medir las propiedades de luz de en una porción de espectro electromagnético. Generalmente la variable que se mide es la intensidad de la luz pero también se podría medir el estado de polarización. En óptica el espectrómetro separa la luz que le llega con respecto a la longitud de onda y registra el espectro en un detector. Este aparato ha sustituido al espectroscopio en algunas aplicaciones científicas.
 |
| Espectrómetro óptico |
Funcionamiento
En un espectrógrafo, el ocular se sustituye
por una cámara. Se pueden calcular sus longitudes de onda a partir de sus
posiciones en la película fotográfica. Existen dos tipos de espectrógrafo: espectrógrafo con prisma y espectrógrafo con rejilla de difracción ambos tienen
el miso principio de funcionamiento la única diferencia es en el elemento
encargado de crear el espectro, en un caso es el prisma y en el otro la rejilla
de difracción.
Componentes
del Espectrógrafo
Telescopio: Sirve para amplificar la luz de los objetos que se van a observar,
pero no tiene ni ocular ni cámara.
Colimador: Sirve para producir un haz de luz paralelo cuya dimensión coincida
con las dimensiones del prisma.
Prisma: Sirve para dispersar la luz. Las dimensiones, la forma y el tipo
de vidrio, determinan la medida de la dispersión de la luz.
Rendija: La imagen producida por el telescopio se enfoca sobre una rendija
la cual define el tamaño y la porción de la imagen de la cual se necesita
obtener el espectro. La imagen de la rendija será enfocada sobre la superficie del
detector, de tal forma que las dimensiones de la rendija definen la resolución
del instrumento. Una rendija ancha produce la entrada de una mayor cantidad de
luz, genera una imagen más grande y por lo tanto menor resolución. Una rendija
delgada produce una entrada menor de luz y genera una imagen de menor tamaño
pero con mayor resolución.
Lente y detector: En el caso de que la observación del espectro sea visual, el lente
es un ocular y el detector es el ojo. Si el espectro se registra en una
película o en un CCD, la longitud focal del lente determina la amplificación
del espectro, determinando la cantidad de detalles visibles y su luminosidad.
 |
| Componentes de un espectrógrafo |
Aplicaciones
Los espectrógrafos son útiles en las
regiones ultravioleta y visible del espectro, y también en la zona infrarroja.
Con un espectrógrafo es posible conocer las condiciones de temperatura, campos
eléctricos y magnéticos, composición química y velocidad relativa de un objeto
que se encuentra a millones de kilómetros.
 |
| Espectro Solar |
Mediante un espectrómetro se detecta el espectro electromagnético (EM) el cual es un registro de las distintas relaciones m/z (=m) frente a las abundancias relativas de cada ión. El pico base: es el mas intenso del espectro, se le asigna una intensidad del 100% y se calcula el % de los demás respecto a él. Y el pico molecular: es el que corresponde al ión molecular (M+).
Un espectrofotómetro se utiliza en cualquier aplicación que trata con sustancias químicas o materiales puede utilizar esta técnica. En bioquímica, por ejemplo, sus usos son para determinar las reacciones enzima-catalizadores. En la aplicación clínica, se utiliza para examinar la sangre o los tejidos para el diagnóstico clínico. Son ampliamente utilizados en muchas industrias incluyendo semiconductores, láser y fabricación óptica, impresión y examinación forense, así como en laboratorios para el estudio de las sustancias químicas, también se utiliza para la medición de la transmitancia o reflectancia de sólidos transparentes u opacos, como el vidrio pulido, o gases.
Sin embargo, también puede ser utilizado para medir la difusividad en cualquiera de los intervalos de luz que generalmente cubren alrededor de los 200 nm – 2,500 nm utilizando calibraciones y controles diferentes. Dentro de estas gamas de luz, se necesitan calibraciones de la máquina utilizando los estándares que varían en tipo según la longitud de onda de la determinación fotométrica. En definitiva, un espectrofotómetro es capaz de determinar, según el control o calibración, qué sustancias están presentes en un objetivo y exactamente cuánto, mediante cálculos de longitudes de onda observadas.
 |
| Espectrofotómetro |
Además, mediante la espectrometría de masas es posible obtener
información de la masa molecular del compuesto de interés, la composición
isotópica, así como obtener información estructural del mismo, tanto de forma
cualitativa y/o cuantitativamente. Para ello, es necesario ionizar la molécula
mediante diferentes técnicas, algunas de ellas producen iones con gran exceso
de energía, dando lugar a una fragmentación extensiva de la muestra, tal es el
caso de la ionización por Impacto Electrónico (EI). Otras técnicas, producen
esencialmente el ión molecular, tales como la Ionización Química (CI),
Ionización Química a Presión Atmosférica (APCI) e Ionización por Electrospray
(ESI).
Cómo hacer un espectrógrafo casero:
Cómo hacer un espectrógrafo casero:
