Gráfica de transmitancia vs concentración

La relación entre la transmitancia y la concentración de una sustancia en una solución es un concepto fundamental en diversas áreas, incluyendo la química analítica, la espectroscopia y el control de calidad. Comprender esta relación permite realizar análisis cuantitativos precisos y es esencial para la interpretación de datos experimentales.

Transmitancia y Concentración: Una Relación Inversa

La transmitancia se define como la fracción de luz que pasa a través de una muestra sin ser absorbida. Se expresa generalmente como un porcentaje (%). Por otro lado, la concentración se refiere a la cantidad de soluto presente en una determinada cantidad de solvente o solución. La relación entre ambas es inversamente proporcional: a mayor concentración, menor transmitancia, y viceversa. Esto se debe a que a medida que aumenta la concentración de la sustancia, un mayor número de moléculas interactúan con la luz incidente, absorbiéndola y reduciendo la cantidad de luz que la atraviesa.

Ley de Beer-Lambert: El Fundamento Matemático

La relación cuantitativa entre la transmitancia y la concentración se describe mediante la Ley de Beer-Lambert. Esta ley establece que la absorbancia (A) de una solución es directamente proporcional a la concentración (c) del analito y a la longitud de la trayectoria de la luz (l) a través de la muestra. La ecuación matemática es la siguiente:

A = εlc

Donde:

• A es la absorbancia
• ε es la absortividad molar (una constante que depende de la sustancia y la longitud de onda de la luz)
• l es la longitud de la trayectoria de la luz a través de la muestra
• c es la concentración del analito

La absorbancia y la transmitancia están relacionadas por la siguiente ecuación:

A = -log ₁₀(T)

Donde T es la transmitancia expresada como decimal (por ejemplo, 50% = 0.5).

Combinando ambas ecuaciones, obtenemos una relación entre la transmitancia y la concentración :

-log ₁₀(T) = εlc

Interpretación de la Gráfica de Transmitancia vs Concentración

Al representar gráficamente la transmitancia (%) frente a la concentración, se obtiene una curva exponencial decreciente. Esta curva refleja la relación inversamente proporcional entre ambas variables. A bajas concentraciones, la transmitancia es alta, mientras que a altas concentraciones, la transmitancia disminuye significativamente. La forma de la curva depende de la absortividad molar (ε) de la sustancia.

Aplicaciones de la Gráfica de Transmitancia vs Concentración

La gráfica de transmitancia vs concentración tiene numerosas aplicaciones en diferentes campos:

• Análisis cuantitativo: Permite determinar la concentración de una sustancia desconocida midiendo su transmitancia y comparándola con una curva de calibración previamente elaborada.
• Control de calidad: Se utiliza para monitorizar la concentración de componentes en productos farmacéuticos, alimentos y otros materiales.
• Espectroscopia: La transmitancia en diferentes longitudes de onda proporciona información sobre la composición y la estructura de las moléculas.
• Cinética química: Se puede utilizar para seguir el progreso de una reacción química monitoreando los cambios en la transmitancia a lo largo del tiempo.

Factores que Afectan la Transmitancia

Además de la concentración, otros factores pueden influir en la transmitancia de una muestra:

• Longitud de onda de la luz: La absortividad molar (ε) es dependiente de la longitud de onda. Por lo tanto, la transmitancia también varía con la longitud de onda.
• Temperatura: Los cambios de temperatura pueden afectar la absortividad molar y, por ende, la transmitancia .
• Solventes: El solvente utilizado puede interactuar con el analito y afectar la transmitancia .
• Materiales del recipiente: La cubeta o recipiente que contiene la muestra puede absorber parte de la luz, afectando la transmitancia medida.

Tabla Comparativa: Transmitancia y Absorbancia

Consultas Habituales sobre Transmitancia y Concentración

A continuación, se responden algunas consultas habituales sobre la relación entre la transmitancia y la concentración :

• ¿Qué valor de absorbancia corresponde a un 45% de transmitancia? Utilizando la ecuación A = -log ₁₀ (T), para T = 0.45, A = -log ₁₀ (0.45) ≈ 0.347 unidades de absorbancia (AU).
• ¿Cómo se construye una curva de calibración de transmitancia vs concentración? Se prepara una serie de soluciones con concentraciones conocidas del analito. Se mide la transmitancia de cada solución y se representa gráficamente la transmitancia (%) frente a la concentración. Esta gráfica se utiliza luego para determinar la concentración de muestras desconocidas.
• ¿Qué es más útil para análisis cuantitativo, la transmitancia o la absorbancia? La absorbancia es generalmente preferible para análisis cuantitativo porque tiene una relación lineal con la concentración según la Ley de Beer-Lambert, lo que simplifica los cálculos. Sin embargo, la transmitancia puede ser útil en algunos casos, especialmente cuando se trabaja con muestras altamente concentradas donde la absorbancia se satura.

La comprensión de la relación entre la transmitancia y la concentración, junto con la aplicación adecuada de la Ley de Beer-Lambert, es fundamental para realizar análisis cuantitativos precisos en diversas áreas científicas e industriales. El análisis gráfico de la transmitancia vs concentración proporciona una herramienta valiosa para la interpretación de datos y el control de procesos.