Agradecimientos: A Hector.ar, Angel, Goyo, Lasnicolates y Anilandro de científicos aficionados que en todo momento estuvieron colaborando.
Poquito de teoría
Que es un espectrofotómetro? Se trata de un aparato óptico que permite hacer atravesar una muestra traslúcida por un as de luz monocromática, la que luego es detectada y cuantificada por un sensor y una electrónica adecuada, la frecuencia de la luz puede ser variada ya que dispone de una red de difracción. Esto permite conocer los espectros de absorción de líquidos coloreados y además se puede medir concentración de distintos metabolitos. De hecho estos instrumentos se usan a diario en química clínica para determinaciones de la concentración de distintos compuestos de la sangre (colesterol, glucosa etc) además la actividad de enzimas.
Los equipos comerciales pueden medir entre 340 nm hasta 750 nm.
El proyecto
El esquema básico de este espectrofotómetro experimental es este
Una fuente de luz blanca fuerte (foco halógeno), un as de la luz del mismo pasa por un colimador 1 e impacta sobre la red de difracción (es un trozo de CD), la red descompone la luz , esa red puede ser movida de manera que el espectro pueda correrselo, y de esa forma discriminar las distintas longitudes de onda (los distintos colores del espectro) Detrás de un segundo colimador 2 esta el tubo que lleva la muestra y por último esta el sensor que esta asociado a la electrónica.
Como sensor usé en primera instancia una fotocelda, pero era muy poco sensible por lo que la cambié por un fototubo
A la izquierda el fototubo y a la derecha la fotocelda
Todo el sistema óptico esta encerrado en una caja negra.
Toda la caja que contendrá la parte óptica se realizó en fibrafacil y luego se la pintó con acrílico negro, los colimadores son hojas de afeitar enfrentadas con un paso de luz de mas o menos 1 mm. Toda esta estructura luego se recubre con cartulina negra.
La red de difracción es un trozo de CD montado en un viejo capacitor variable, esto permite que al mover el vástago se mueva la red. Es importante que el CD conserve el espejo de la parte posterior.
Esta es la caja terminada, tuve que variar un poco el formato para que el as de luz pasara bien perpendicular al lugar donde va la muestra, en el zócalo octal va alojado el fototubo. He visto estos tubos en ebay por unos 15 U$A.
En esta imagen se ve la lámpara, el recinto donde va el fototubo ya esta cerrado y donde esta la cartulina despegada se ve el mando de la red de difracción, puede verse sobre la caja una cubeta de caras paralelas de 1 cm de paso de luz donde va la muestra.
En este video puede verse como actúa el discriminador
La electrónica es obra de mi querido amigo Ángel consta de dos operacionales bien comunes
Las resistencias que varían la sensibilidad del primer operacional fueron suplantadas por una sola de 50M
Al fototubo hubo que ponerle el cátodo a potencial, unos 70v, para aumentar su sensibilidad, el resto es tal cual el circuito.
Para variar la sensibilidad usé una fuente variable para alimentar la lámpara halógena, según me comentaron y pude comprobar no es lo mejor, pues se corre el espectro al bajar la intensidad, conviene usar el propio control de sensibilidad del circuito R2.
Como instrumento, usé uno de ocasión de 38 uA al que hice la escala en transmitancia (lineal) y en absorbancia (logarítmica)
Las pruebas:
Para saber si puede medir de un modo confiable concentraciones tomé una solución de Cl2Co que es de un color rosa al 1%, como no sabía a como era su espectro de absorción con el analizador automático de mi laboratorio realicé la curva
Se hace así: con una muestra de la solución se toma la absorbancia a distintas longitudes de onda, siempre poniendo a cero con agua.
El resultado fué este
Como puede verse el pico de máxima absorción esta en los 505 nm (verde)
Luego para ver como se comportaba la solución hice una curva de concentración con este mismo equipo comercial
La longitud de onda elegida es de 505 nm y de la misma solución madre hice 4 diluciones y la solución madre, al 100, 80,60, 40 y 20%
El resultado de las lecturas dio esta curva perfectamente lineal (lo esperado)
Y por último me traje las soluciones a casa y tomé las lecturas en el espectrofotómetro casero, a ojo elegí la frecuencia, colocando un cartón en la pasada de luz que viene de la red de difracción busque el verde
Puse a 0 de absorbancia con agua destilada y tomé las 5 medidas
Estos son los tubitos con las diluciones
Como puede verse no es la perfección de recta, pero fue lo suficiente para dejarme conforme, obviamente no se puede usar en un laboratorio profesional, pero si en un laboratorio de aficionado.
Para mejorar: graduar la red de difracción con las longitudes de onda del espectro.
Hay bastante luz espúrea que da sobre el fototubo, tal vez agregando otro colimador antes del sensor mejoraría ese aspecto
Espacio de Cesar 
hola podrias hacer una fuente de luz para fibra optica o pal menos decirme como hacerlo.Gracias
Hola. Te escribe el Marketing ;Manager de Wiener lab. Me pareció un trabajo espectacular. Me gustaría saber de donde sos porque veo que usaste para determinar el espectro un Metrolab 2100. Nosotros no vendimos nunca ese aparato, pero si el 2300.
Lindo aporte para entender la espectrofotometría….
Cordiales saludos
Hace poco compré un 2100 de Metrolab. NO ENTIENDO COMO SE PUEDE HACER UNA CURVA en ese aparto. El manual está hecho para genios o por tontos. Por favor ayuda. la técnica de Cloruros requiere curvay estoy empantanado. Dede yá gracias. Mi correo laboratorio@abastonet.com.ar.
trabaja con DOS o Windows?
Amigo necesito realizar un espectrofotometro como trabajo en mi universidad y si me gustaría mucho su ayuda espero y si me pueda ayudar. Gracias
Hola buenas! Primero ante todo, decirle que me encanta el blog y admiro su trabajo. Al igual que Carlos Riviera estoy tratando de construir un espectofotómetro para un trabajo de universidad, pero no entiendo mucho de circuitos y a ver si me pudiera aclarar que son algunos componentes, sobre todo el componente resaltado en rojo que sale al principio del diagrama. Muchas gracias de antemano!
Es el transformador
hola que tal me parece un muy buen trabajo pero tengo algunas dudas. Cómo puedo saber a que angulo de inclinación de la red de difracción obtendré determinada luz monocromática? por ejemplo: si deseo un color rojo como calculo ese angúlo para obtenerlo.agradeceria mucho su respuesta mi correo es barca-65@hotmail.com
Tenes que hacerlo en forma práctica, en mi caso yo usé un eje donde esta pegada la red y ese eje puede moverse, entonces tengo todo el espectro sobre una pared de la caja pero solo pasa por el colimador una estrecha banda de ese espectro, tengo un vídeo en youtube, se ve medio feo, pero se nota como cambia el color de la luz que va al fototubo
Cesar, te felicito por tu trabajo y por compartirlo, mi pregunta es ¿Cuan mas sensible es el Fototubo comparado con la Fotocelda?
Hola Marcel, no se decirte cuanto exactamente pero si puedo decirte que bastante mas, la fotocelda es mucho mas dura
César, observando el circuito encuentro que no hay nada conectado en la salida del segundo operacional.
Es un amplificador, podes poner al miliamperímetro ahí si no conseguís un microamperímetro para poner directo a la salida como esta dibujado.
Yo al final conseguí un lindo microamperímetro a si que no usé esa parte
hola
podrias explicar un poco mas como lo hiciste
los pasos
porfa
Hola soy Peruano estoy interesado en fabricarme un espectofotometro para medir concentraciones químicas de metales ferrosos y no ferrosos pues corrígeme cada metal tiene un color y cada color un ancho que seria su concentración o no?
siempre que vas a medir algun compuesto, se combina con algun otro que de color, y se mide comparando con un testigo conocido
Hola, me parece interesante pero no entiendo para que utilizaste el circuito por favor me podes explicar cual es su función, de antemano un cordial saludo
El circuito es un amplificador y lleva el instrumento que permite la lectura
Gracias por tu respuesta, por favor coméntame mas acerca del circuito
buenas Tardes Cesar, primero felicitarte por el excelente blog que tiene, me ha servido muchisimo para el proyecto que tengo de crear un espectrofotometro, ya cuento con todos los componentes y he elaborado el prototipo, pero tengo problema con el tubo fototubo ya que encuentro muchas referencias y no se cual comprar, ademas que no tengo conocimientos en electrónica, me podría ayudar en estos temas o información con la cual me pueda apoyar
gracias
el fototubo que use yo es marca CETRON y lleva el numero 4409, fijate si esta en ebay
Buenos días, Cesar muchismas gracias por el tiempo y la información es de mucha utilidad, voy a proceder hacer el pedido, sera que me puedes colaborar con información de como realizar la parte electrónica o artículos en los que me pueda apoyar para seguir avanzando con el proyecto
de nuevo mil gracias por el apoyo y el tiempo
feliz día
te recomiendo vayas adquiriendo una placa arduino, con ella vas a evitarte problemas con la electrónica
http://www.ebay.com/itm/RCA-RADIOTRON-VINTAGE-VACUUM-TUBE-4409-Made-in-USA-/270870470548?hash=item3f11235f94
Buenos días Cesar, un feliz año y próspero año nuevo, como has visto un grupo de estudiantes estamos recreando tu experimento de espectrometría, imagen del avance y los elementos con los que contamos en el desarrollo del experimento nos han surgido varias dudas entre ellas:
1. La entrada del transformador a cuento está el voltaje 110 y si es alterno o continuo.
2. El diagrama del circuito no entendemos cual es la lámpara, el fototubo y el instrumento de trasmitancia. Sería tan amable de brindarnos apoyo con estas preguntas ya que nos impiden para seguir con el experimento y con toda la información que nos puedas suministrar se lo agradeceríamos.
Quedo atento
Gracias por el apoyo
Feliz día
Atentamente
Carlos Mario Guerrero
Correo: carmario_87@hotmail.com
nota: al correo anajesusa@hotmail.com le envié la información completa
buenos días, de antemano agradecerle por el apoyo prestado para la realización de este prototipo, por otro lado hemos tenido inconvenientes para la medición de la absorbancia y transmitancia, ya que no contamos con este medidor y no ha sido posible conseguirlo en la ciudad ni por Internet, nos podría hacer alguna recomendación, donde comprarlo o como suplirlo etc. gracias quedo atento feliz día
Date: Fri, 15 Jan 2016 22:40:33 +0000 To: carmario_87@hotmail.com
no conseguis el instrumento? podes usar un tester analógico de 20000 ohms por volt esos tienen un instrumento de 50 microamperes
buenas tardes a todos, gracias por sus excelentes aportes, teniendo en cuenta la recomendación de utilizar un tester analógico, hemos averiguado este teste: http://articulo.mercadolibre.com.co/MCO-419307867-super-multimetro-digital-tester-multifuncional-voltimetro-_JM pero según la imagen mide hasta 2.000 ohmios por voltio pero en la recomendacion que nos das nos dice que es uno de 20.000 ohmios por voltios, entonces mi pregunta es si el tester que aparece en el enlace nos puede servir?
de nuevo gracias por su gran apoyo
feliz día
No, ese tester no es el adecuado, tiene que ser de 20000 ohms por voltio en DC
buenos días, teniendo en cuenta la anterior consulta, hemos estado consiguiendo el multimetro, y unos de los integrantes del grupo del proyecto cuenta con este multimetro queríamos saber si ese nos serviria para realizar el experimiento: multimetro marca fluke serie 117, ese tiene capacidad para medir hasta 40000 ohmios, en el siguiente enlace esta la especificaciones técnicas:
http://www.fluke.com/fluke/eses/Mult%C3%ADmetros-Digitales/Fluke-117.htm?PID=55996
quedo atento
gracias por el apoyo
chicos, el multimetro tiene que ser analogico, ese es digital…
Hola Cesar, este multimetro analógico lo cotice en el mercado https://www.google.com.co/search?q=multimetro+analogo&biw=1093&bih=534&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwipm5znq7HLAhWstIMKHZr0CfsQ_AUIBigB#imgrc=zC_2IYf3cjXOzM%3A
ese si nos serviría?
gracias por el apoyo
feliz día
nop, ese tampoco sirve, el instrumeto debe ser de 50 microamperes o menos, este por ejemplo es de 25 microamperes y puede fuencionar https://www.google.com.co/search?q=multimetro+analogo&biw=1093&bih=534&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwipm5znq7HLAhWstIMKHZr0CfsQ_AUIBigB#imgrc=zusqSBIgEALngM%3A tambien podes buscar microamperimetros de 50 por ahi te salen mas economicos
Hola Cesar, este multimetro analógico lo cotice en el mercado https://www.google.com.co/search?q=multimetro+analogo&biw=1093&bih=534&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwipm5znq7HLAhWstIMKHZr0CfsQ_AUIBigB#imgrc=zC_2IYf3cjXOzM%3A
ese si nos serviría?
también hemos encontrado en el mercado electrónico de la ciudad multimetros análogos, pero al los asesores de ventas no conocen la relación de 20.000 ohms por voltio, mi pregunta es un multimetro análogo que tenga la capacidad de medir 20000 ohms nos serviría?
gracias por el apoyo
feliz día
Muy hermoso proyecto, la duda esta en el circuito no se entiende muy bien…. se que el emisor de luz tiene que salir sin ningún parpadeo es decir que la salida de corriente no tendría que tener ningún pico para que los valores sean los mas confiables posibles.
Mi otra duda es porque no buscar filtros en vez de usar una red de difracción?…
se puede hacer con filtros o usando leds de colores
hola Cesar, le cuento que hemos avanzado en la construcción del espectrofotometro, pero nos surgió una duda, a que distancia y cual es grado de inclinación del CD el cual lo estamos utilizando a cambio del prisma.
gracias por su valiosa respuesta
feliz día
Hola Cesar!
Lo felicito por tan interesante proyecto. Muy educativo, profesional y estimulante. Yo estoy intentando hacer un Nefelómetro como proyecto. Mis preguntas es: Se puede aplicar este principio?, Los materiales e insumos son los mismos?
Agradeciendo de antemano su respuesta. Amilcar
Hola me gustaria que me enviaras el circuito completo
Hola Mariana!
Yo no tengo ningún circuito en este momento. Mi pregunta es : Se puede aplicar el mismo principio?
Saludos
Amilcar
Otra manera de mejorarlo es usar una red de difracción en vez de un CD. Aquí hay varias (y bastante baratas): https://www.amazon.es/s/?field-keywords=red+difraccion. O si está más cerca EEUU, aquí: https://www.amazon.com/s/?field-keywords=diffraction+grating