Colorímetro


El colorímetro puede ser cualquier aparato que mediante un análisis químico determine las distintas intensidades de color que pueda haber dentro de una solución. Dicho de otra manera, esta herramienta ayuda a medir con exactitud el grado de absorbancia que tiene una sustancia al ser apuntada por una frecuencia de luz en un ángulo determinado.

Como ya hemos comentado en otras entradas, todas las sustancias químicas que tienen la propiedad de absorbancia, atraen distintas cantidades de energía. Por ello, entre mayor sea el grado de concentración que presente la sustancia analizada, mayores serán los matices apreciables de los colores que contiene.

Generalmente el colorímetro utiliza una serie de filtros especiales con el fin de escoger el tono de luz que será absorbido por el soluto. Esto se hace principalmente con el objetivo de tener una lectura mucho más clara y contundente de los patrones que se desean estudiar.

Un factor que no debemos olvidar en ningún momento, sobre todo cuando estemos realizando un ejercicio como este, es el de recordar que el color natural de la sustancia, siempre será opuesto al que se absorberá. Por ejemplo, si ponemos una sustancia de color verde en el aparato, lo mejor sería usar un filtro de color rojo. Lo mismo ocurriría con un líquido de color violeta, en ese caso la opción ineludible sería utilizar un filtro de color amarillo.

El colorímetro tiene una cantidad de sensores que tienen la encomienda de medir el porcentaje del rayo de luz que absorbió la sustancia, realizando una comparación entre la cantidad que entra al instrumento y el nivel de absorbancia.

Lo que se busca con estos ejercicios es obtener una extrapolación de resultados que permita plasmar en una gráfica los distintos valores de concentración con que cuentan las sustancias analizadas.

Pero no solamente los colorímetros se usan dentro de un laboratorio, gracias a los avances tecnológicos hoy es posible encontrarlos en muy diversas áreas, como puede ser el caso de la informática. Por ejemplo, dentro de un monitor de computadora, el colorímetro se encarga de verificar las variaciones de color que existen mientras el aparato está encendido.

Ocurre algo muy similar, sobre todo si analizamos cuestiones ligadas al ámbito fotográfico. Para imprimir una foto, lo primero que se requiere hacer es llevar a cabo una calibración de colores en la ampliadora fotográfica, pues de lo contrario las tonalidades de la imagen saldrán distorsionadas.

Sin embargo, los usos de aparatos tan importantes como el colorímetro no acaban allí. En medicina, se utilizan instrumentos de este tipo para ayudar a que tanto débiles visuales como individuos que sufren de daltonismo, puedan llevar una vida mejor al poder distinguir el espectro de color con una mayor facilidad. Para lograr este propósito, lo que se hace es saturar o dar brillo a los distintos elementos con los que puede interactuar el usuario.

¿Qué es un fotocolorímetro?

Se podría definir como una variante de un colorímetro, ya que ambos funcionan bajo el mismo principio, sólo que éste es utilizado en laboratorios químicos. Su propósito básico es el de establecer el grado de concentración que tienen aquellas sustancias que han sido disueltas en un medio sólido o en uno líquido, en tanto que sean translúcidos cuando se les apunta un rayo de luz que se encuentre dentro del espectro visible, infrarrojo o ultravioleta. Según sea necesario.

Absorbancia

La absorbancia (en ocasiones también conocida con el nombre de absorbencia) es definida como la totalidad del haz de luz que es absorbido por una muestra. Este concepto se aplica constantemente en temas ligados a la espectrofotometría.

Recordemos que el fenómeno de absorción, ocurre en el momento en que una molécula que se halla en fase de calma, entra en contacto directo con un rayo de luz y esto ocasiona (gracias a la absorción de energía) que inmediatamente esa partícula cambie su estado de tranquilidad, hacia uno de excitación.

Lo que ocurre es que la molécula al absorber una cierta cantidad de la longitud de onda circundante, hace que se eleve la cantidad de energía neta contenida en la misma.

Vale la pena mencionar que la duración de dicho estado de excitación depende sobre todo de la cantidad de calor que se absorbió durante el fenómeno. Por ese motivo, podemos observar constantemente como es que muchas de las partículas que tuvieron algún contacto con una fuente eléctrica, regresan súbitamente a su estado de reposo.

Para tener un panorama más amplio sobre este tema, nos detendremos a explicar lo que se entiende como el “espectro de absorción”. Todos y cada uno de los cuerpos que poseen la propiedad de absorbancia, pueden atraer diferentes cantidades de energía en forma de calor.

El espectro de absorción, es una gráfica en la que se puede apreciar de manera clara, mediante un plano cartesiano, la correlación existente entre las diferentes longitudes de onda y su respectivo grado de absorbencia.

¿En qué consiste la ley de Beer?

En el instante en el que un rayo de luz atraviesa un cuerpo (no importando lo pequeño que éste sea), se produce una pérdida notable en lo que se refiere a su intensidad, dado que como ya explicamos con anterioridad, el objeto que se interpuso en el camino de la longitud de onda, absorbió una porción de su materia.

Por otra parte, con el propósito de evitar errores en mediciones energéticas que se llevan a cabo con implementos como el espectrofotómetro, lo primero que se debe hacer es colocar un parámetro de control o referencia, el cual nos servirá para evaluar si los resultados obtenidos, concuerdan con lo esperado o no.

No podemos dejar de mencionar que el patrón con el que vamos a hacer las comparaciones pertinentes, contiene todos los compuestos presentes en la medición, exceptuando solamente a la sustancia que se está analizando.

La ley de Beer, nos menciona básicamente lo siguiente: La cantidad de absorbancia de un cuerpo o sustancia, es directamente proporcional tanto a la longitud de onda del paso de la luz como a la concentración de la misma.

Para calcular este criterio, es necesario utilizar la siguiente fórmula:

A = εdc

Dónde:

A es igual a la absorbancia. Al tratarse precisamente de la magnitud que se va a calcular, este apartado carece de algún valor numérico específico.

ε equivale al factor de absorción (a este a veces se le llama coeficiente molar de extinción). Por lo general, funge como una constante.

d corresponde a la distancia recorrida de un haz de luz. Este valor se expresa en centímetros.

c representa el grado de concentración que tiene el absorbente.

Espectrofotometría


Se refiere a un procedimiento realizado llevado a cabo en un laboratorio. Algunos expertos aseveran que este es la técnica más utilizada en las investigaciones que se encuentran ligadas a asuntos que tienen que ver directamente con la biología.

Como ya se mencionó con oportunidad en un anterior artículo, el espectrofotómetro es el aparato encargado de realizar una comparación entre la cantidad de radiación transferida o bien atraída por una sustancia que posee una cuantía desconocida de solvente y otra sustancia que tiene entre sus propiedades una suma conocida del líquido.

No debemos olvidar que cualquier sustancia existente en nuestro planeta es capaz de absorber ondas de luz radiante. Inclusive materiales como el cristal que a simple vista parecen incapaces de retener cualquier longitud de onda debido a su alto grado de transparencia, pueden retener entre sus moléculas cierta cantidad de energía.

Otro elemento que podemos mencionar dentro de este apartado, es el agua, únicamente que la energía absorbida por éste, solamente es visible a través de una máquina capaz de decodificar los rayos infrarrojos.

En el instante en que la luz traspasa las capas superiores de una sustancia, una porción de esa energía es retenida por el objeto. Recordemos que las energías radiantes no llegan a producir ningún efecto en la sustancia, si no son absorbidas.

De hecho, los colores de los cuerpos nacen de la absorción de distintas longitudes de onda que inciden directamente sobre los mismos. En otras palabras, lo que captan nuestros ojos, es precisamente aquellas porciones de luz que no fueron retenidas por el cuerpo en cuestión.

Para entender estos fenómenos de una manera más clara, es conveniente detenernos un poco a explicar cómo es que se evalúan de manera adecuada, las interacciones de los cuerpos con la radiación electromagnética.

Entiéndase por radiación electromagnética toda fuente energética que es propagada a manera de ondas de longitudes distintas. Las categorías que se pueden llegar a estudiar dentro de este apartado son las siguientes:

- Longitud de onda Se define como la distancia de existente entre dos pulsos. A esto también se le ha denominado con el nombre de “ciclo del movimiento ondulatorio”. Por ejemplo, las longitudes de onda de los sonidos que podemos captar los seres humanos oscilan entre un rango escuchable de 2 cm hasta 17 m.

- Frecuencia Hace referencia al número de veces en las que se repite un siglo ondulatorio por segundo. También es posible obtener una medición de este parámetro utilizando como unidad de cálculo los hertzios. En los casos en los que el ritmo de propagación de una onda es invariable, se puede decir que la longitud de onda guarda una relación inversamente proporcional con su frecuencia.

- Fotones Se define como cada una de las partículas que conforman a la luz. Cabe mencionar que esta es la partícula visible más pequeña que existe en cuestiones de energía.

- Espectro electromagnético Este parámetro envuelve a la mayoría de la luz radiante. Desde los rayos gamma con una longitud de onda reducida hasta las llamadas ondas de radio. Entre las categorías de energía radiante que encontramos en esta zona, podemos mencionar: los rayos ultravioleta, el rango de luz visible por el ojo humano y los rayos infrarrojos.

Equipo de laboratorio


El término equipo de laboratorio puede ser definido como la totalidad de elementos necesarios para llevar a buen puerto una tarea específica. Dicho de otra manera, se refiere a cada uno de los diferentes componentes que forman un conjunto y nos ayudan a cumplir un objetivo determinado.

En materia de investigación científica, conviene decir que lo que se entiende por equipo de laboratorio, son todas aquellas herramientas que cumplen una función dentro de ese recinto.

Asimismo, materiales con que son elaborados esos instrumentos, deben ser de primerísima calidad, ya que no podemos pasar por alto que precisamente estos artículos se van a usar durante pruebas científicas.

Desafortunadamente, no se pueden incluir en un solo grupo todas las piezas que hay en un laboratorio, pues los elementos de fabricación pueden llegar a ser muy distintos entre sí. Por ejemplo, hay instrumentos hechos de madera, otros de goma, unos más de metal, algunos de vidrio etc.

Lo que intentamos decir con todo esto es que el material con el que fueron constituidos, depende en gran medida del uso que se le vaya a dar.

Algunas de las piezas más comunes que podemos englobar dentro del equipo de laboratorio son los que se enlistan a continuación:

Embudo Es empleado tanto para traspasar sustancias de un lugar a otro sin derramarlas, como para liberar a ciertos líquidos de impurezas. A esto último se le conoce con el nombre de filtrado.

Cristalizador Es un receptáculo de vidrio en el que se añade una emulsión en la que se desea que uno de sus componentes se cristalice. Al componente cristalizado se le suele llamar como soluto.

Tubos de ensayo Recipientes de cristal de capacidad variable. Su principal función es la de contener pequeñas cantidades de sustancias con las que se está trabajando en ese momento. Una de sus peculiaridades es que se pueden poner directamente al fuego, sin correr el riesgo de que se rompa. Inclusive si se desea reservar una muestra por mucho tiempo, lo que se hace es ponerle un pequeño corcho al tubo de ensayo y listo. Esto llega a suceder sobre todo en pruebas sanguíneas.

Probeta Es una herramienta que permite medir volúmenes de tamaño normal. Comúnmente sus tamaños pueden ir desde los 10 ml hasta los 100 ml. No obstante, si lo que se desea es obtener una medición precisa de algún líquido, lo que se debe utilizar es una pipeta.

Vidrio de reloj Es una laminilla de vidrio con forma cóncava que se utiliza básicamente para dos cosas. La primera de ellas como recipiente, mientras que la segunda es para pesar objetos sólidos.

Pipetas Las pipetas se usan tanto para medir como para transportar volúmenes del líquido con una gran exactitud. El vaciado de las pipetas se debe realizar lentamente, con el propósito de evitar que queden residuos de la sustancia en las paredes del cuerpo del instrumento. Los tipos de pipetas más conocidos son: pipetas graduadas, pipetas volumétricas, pipetas Pasteur y las micropipetas.

Mortero con pistilo Por lo general esto recipientes suelen estar elaborados de un material muy resistente, como puede ser el vidrio templado o la porcelana. Se usan para vertir materiales sólidos en polvo.

Termómetro de laboratorio


Tal vez este sea uno de los instrumentos más infravalorados dentro de un laboratorio, ya que como todos sabemos su propósito principal es la de medir la temperatura de un determinado cuerpo o sustancia.

Si revisamos la etimología de la palabra termómetro, nos daremos cuenta de que ambas raíces provienen directamente del griego. Así por un lado tenemos “termo” que quiere decir caliente, mientras que por el otro nos encontramos a “metro” que significa medir.

Los primeros termómetros de laboratorio eran confeccionados principalmente de materiales que tuvieran presente entre sus propiedades químicas un alto rango de dilatación, ya que de esa manera se podían observar fácilmente los cambios de forma que estos experimentaban al ser sometidos a una fuente de calor.

El material más usado para su fabricación (aún en la actualidad) es el mercurio. A éste se le encierra en un delgado tubo de vidrio, el cual a su vez posee una escala con diversos grados de temperatura.

Muchos historiadores están de acuerdo en que el padre de los termómetros de laboratorio modernos es sin duda alguna Galileo Galilei, dado que él inventó el termoscopio, un instrumento conformado por un caño de cristal con una terminación esférica en uno de sus lados, en tanto el otro permanece abierto.

La medición de la temperatura era sumamente simple, bastaba con sumergir el extremo abierto en una solución caliente de agua y alcohol. En todo tiempo, la mezcla subía por el tubo hasta llegar a la esfera.

¿Sabes cuántos tipos de termómetros de laboratorio existen?

A continuación te mencionaremos los más destacados:

Termómetros que funcionan en base a un líquido Este es el termómetro de laboratorio por excelencia. Aunque ya dijimos anteriormente que la sustancia más utilizada en este tipo de instrumentos es el mercurio, es posible encontrar aquellos que operan con alcohol de colores. Una de las principales ventajas que ofrecen es su gran portabilidad.

Naturalmente no son recomendables en casos en los que se necesite obtener una lectura demasiado precisa.

Termómetro de gas El grado de exactitud que se alcanza con este instrumento es altísimo, pues su escala puede fácilmente oscilar entre los -27 °C y los 1400 °C aproximadamente. Sin embargo, su operación suele ser un tanto complicada. Por tal motivo, generalmente sólo se usa para graduar a otros termómetros.

Termómetro con resistencia de platino Tal y como su nombre lo indica este termómetro de laboratorio funciona de acuerdo con la variación de temperatura existente en un alambre de platino que tiene en su interior. Aún y cuando es de los más exactos que existen en el mercado.

No obstante, tiene un punto en contra muy importante considerar, su mecanismo de reacción ante una eventualidad es excesivamente lento. Por esa razón, se utiliza en los laboratorios para verificar temperaturas constantes.

Termómetro de pila termoeléctrica Es aquel que se encuentra constituido por dos cables de distintos metales que juntos producen un cierto voltaje. Dichas combinaciones metálicas pueden variar en función directa a la temperatura a la que se desee llegar.

Pirómetro Su método de medición consiste en registrar la cantidad de radiación emanada por un cuerpo caliente. Podemos decir con toda exactitud que este tipo de termómetro de laboratorio es el único capaz de registrar cifras superiores a 1477 °C.

Espectrofotómetro


Antes de comenzar con este tema es necesario contestar a la siguiente interrogante ¿Qué es la espectrofotometría?, Pues con ello tendremos la oportunidad de conocer cuáles son los fundamentos sobre los cuales se encuentra cimentada esta herramienta.

El término espectrofotometría bien podría definirse como la metodología usada dentro de diversas investigaciones de tipo científico, que a su vez se encuentran relacionadas directamente con la química (en ocasiones también con la biología).

Por tanto, un espectrofotómetro es aquel instrumento que nos ayuda a medir por medio de la longitud de onda, la correlación existente entre los diferentes valores que se pueden encontrar dentro de un mismo cuerpo. De hecho, en los laboratorios bioquímicos es sumamente usado para determinar el número de microorganismos distintos que se encuentren en una sustancia.

Existen diferentes tipos de espectrofotómetros. Por ejemplo, hay algunos que miden el número de átomos “absorbidos” durante la muestra. Mientras que por otro lado hay instrumentos que pueden medir la cantidad de masa.

Tal y como te lo puedes imaginar, esta herramienta es capaz de despedir un rayo de luz de un solo tono (a esta propiedad se le conoce como luz monocromática), el cual es difundido a través de la muestra con el objetivo de calcular la cantidad de energía que ésta puede absorber.

Lo que se logra al llevar a cabo esta tarea es saber con exactitud cuál es la naturaleza de la sustancia analizada.

¿Cuáles son las partes que componen un espectrofotómetro?

Generador de luz El origen de donde proviene el haz de luz, tiene forzosamente que poseer las siguientes características: Primero que nada debe ser muy estable. En segundo lugar, tiene que distribuir la energía de manera constante y en una sola dirección. Generalmente los focos usados son de tungsteno, debido a que los filamentos fabricados con este material ofrecen una mayor resistencia y durabilidad. Del mismo modo, se pueden utilizar lámparas de xenón o bien bombillas de deuterio. Cabe mencionar que estas últimas son sumamente empleadas para el estudio de los átomos.

Monocromador
Esta pieza convierte a la energía en un haz de luz de un solo color, ajustando para ello su longitud de onda. Para lograr esto, la luz es reflejada en un prisma de cristal. Posteriormente cuando se obtiene la longitud de onda requerida se envía a una lente especializada que la conduce a un orificio de salida específico.

Compartimento de la muestra En esta zona es donde tiene lugar la aplicación de la ley de Beer, que como sabemos se encarga de relacionar la cantidad de luz absorbida por el material analizado y las propiedades químicas que componen a dicho material.

Detector Es nada más y nada menos que el encargado de delatar cualquier tipo de radiación que se presente durante la prueba. Si se llegara a presentar este escenario, los resultados se analizarían a posteriori.

En la mayoría de los casos, se puede hablar de dos tipos de detectores diferentes: aquellos que son estimulados por los fotones y los que son excitados por el calor.

Fotodetector Se utiliza en los espectrofotómetros actuales, colocando 16 de ellos en distintas partes del aparato para poder vislumbrar con exactitud todo el espectro visible. Por consiguiente, las mediciones se llevan a cabo en un periodo de tiempo mucho menor.