Aplicaciones de los equipos
analizadores moleculares
Los equipos
analizadores moleculares se han vuelto indispensables dentro de la
industria y la vida de los humanos, ya sea directa o indirectamente. Gracias a
ellos, se pueden realizar numerosos estudios, favoreciendo los avances
científicos. A continuación, se dan detalles específicos sobre este tipo de
maquinaria y su utilidad.
¿Qué son los equipos analizadores moleculares?
Los equipos analizadores moleculares son
máquinas que tienen el objetivo de obtener resultados precisos sobre ciertos
estudios. Dichos análisis son realizados de diferentes maneras, en función del
tipo de equipo. De hecho, existen analizadores que funcionan por rayos X, otros
por absorción atómica y algunos mediante espectrometría de masas.
Cada uno de
estos aparatos está diseñado con un propósito y se utiliza de distintas formas.
En este instante, se describen los más comunes y su tipo de aplicación.
Espectrofotómetros de absorción atómica
Los espectrofotómetros
de absorción atómica consisten en equipos que miden las concentraciones
específicas de un material dentro de una mezcla. Como consecuencia, son capaces
de determinar varios elementos, ya sea en una solución o en muestras sólidas.
Estos aparatos
son utilizados en biofísica, farmacia e investigaciones toxicológicas. Los espectrofotómetros de absorción atómica
funcionan mediante un atomizador de llama. En él, se nebuliza la disolución de
la muestra a través de un gas oxidante, combinado con combustible.
Como resultado,
se produce gas atómico, fundamental
para obtener muestras de elementos.
Fuentes de radiación
Los equipos analizadores moleculares que
funcionan con absorción atómica
utilizan métodos muy específicos. Las líneas de absorción son realmente
estrechas, ya que van de 0.002 a 0.0005 nm. Igualmente, las energías de
transición de carácter electrónico en cada elemento también son específicas.
Instrumentos de haz
Primeramente, están
los instrumentos de haz sencillo,
que se tratan de una fuente de cátodo hueco. Asimismo, pueden ser fuentes de
alimentación de impulsos, un contador o un atomizador. El haz de luz pasa de
forma directa por los componentes hasta que llega al detector.
Por último, están
los instrumentos del doble haz, que
cuenta básicamente con las mismas partes que los instrumentos anteriores. Ahora
bien, el haz de luz es dividido a través de un contador reflejante. Como
resultado, la primera mitad pasa por la llama y la segunda se envía a un paso
óptico interno.
Espectrómetro de fluorescencia de rayos X
Otro de los
equipos analizadores de moléculas
más utilizado es el espectrómetro de
fluorescencia de rayos X. Se ocupa de emitir rayos X fluorescentes,
también conocidos como secundarios, que son característicos de un material
previamente excitado. Esto se consigue al usar rayos gamma o rayos X de alta
energía.
Dicha maquinaria
se emplea frecuentemente para el análisis
químico y elemental, especialmente en investigaciones científicas. Implica
el estudio y producción de cerámica, vidrios, metales y materiales para la
construcción. Igualmente, su utilización es habitual en arqueología, ciencia forense
y geoquímica.
Física del funcionamiento
Cuando los
materiales son expuestos a rayos X o rayos gamma, los átomos podrían sufrir
ionización. Esta última consiste en una eyección
de electrones desde el átomo gracias a la energía presente en dichos rayos.
Posteriormente,
la remoción electrónica deja la
estructura del átomo inestable, donde los electrones de orbitales altos caen
hacia los orbitales bajos. En esa transición, se produce energía a través de un
fotón, emitiendo radiación.
Espectrómetro de masas lineal
El espectrómetro de masas lineal permite
un análisis específico sobre la distribución de las moléculas presentes en una
sustancia. Este dispositivo brinda resultados precisos relacionados con la
composición de isótopos atómicos y elementos químicos.
Por otra parte,
separa los núcleos atómicos dependiendo de la conexión existente entre la carga
y la masa. Generalmente, se utiliza en la industria como detector
de cromotógrafo de gases. Este espectrómetro mide la relación de
masa/carga de iones mediante el calentamiento de un haz del compuesto que
requiere ser analizado.
Posteriormente,
se vaporizan e ionizan los átomos,
produciendo un patrón específico en el equipo. Por lo tanto, es una máquina de
análisis elemental para fármacos, cadenas poliméricas complejas, biosensores y
semiconductores. De la misma manera, se emplea este equipo para el análisis forense y la fabricación de
perfumes.
Física del funcionamiento
La presencia de
masa es diversa en cada molécula, así que el espectrómetro permite identificar
cuáles son las que están presentes en la muestra. Al vaporizar un compuesto, se
realiza un análisis de los iones.
Por consiguiente, se producen iones separados, los cuales disponen de una
carga.
Los iones son
enviados a un compartimento de
aceleración mediante una lámina de
metal. Posteriormente, se utiliza un
campo magnético para atraerlos con una fuerza semejante y desviarlos hacia el
detector. Para terminar, el detector mide de forma específica el grado de
desvío de los iones.
Con dicha
información, se puede determinar con la mejor precisión posible la composición química de una muestra.
Cromatografía de líquidos
La cromatografía
de líquidos se define como una técnica de separación. Erróneamente, se
confunde con un proceso cualitativo o cuantitativo de análisis. Sin embargo, su
objetivo es separar de manera física los componentes de la solución a través de
la adsorción selectiva.
Se divide en dos
fases, siendo la primera la estacionaria, que es completamente fija. En segundo
lugar, se encuentra la fase móvil, que fluye de manera constante en el tiempo
que dure el análisis. Puede ser un líquido a una combinación entre varias sustancias.
En cuanto a la fase
estacionaria, es posible que se incluya sílice, resinas de intercambio iónico o
alúmina. Los intercambiadores son matices
sólidos con carga electrostática
presentes en sitios activos. De este modo, gracias a la afinidad
electrostática, la muestra es fijada al soporte sólido del análisis.
Métodos de cromatografía de líquidos
La cromatografía líquida puede ser llevada
a cabo mediante métodos líquidos, sólidos o de adsorción, los cuales se
realizan directamente en la superficie. De la misma forma, también es posible
realizarla solamente con líquido. En este caso, el reparto se realiza entre las
fases líquidas estacionarias y móviles.
También existe
la cromatografía con gas, que se
realiza a través de la adsorción, el reparto o una combinación de ambos. Para
terminar, se encuentra el método de afinidad, que utiliza la estructura de ligantes inmovilizados para que la
proteína se una bioselectivamente.
Espectrometría infrarroja con transformada de Fourier
Es una técnica
que brinda un espectro de reflexión específicamente en las bandas presentes en
los grupos funcionales. Esto implica sustancias orgánicas e inorgánicas, con
las cuales se hace una identificación
clara de los materiales.
En consecuencia,
la espectrometría
infrarroja con transformada de Fourier se usa para análisis de control
de calidad. Por ejemplo, su aplicación es común en polímeros y plásticos,
alimentos, automóviles y productos de farmacia. Por otro lado, los equipos que
implementan dicha espectrometría tienen la capacidad de almacenar, interpretar
y compartir datos espectrales con facilidad.
Equipos analizadores moleculares: avances en tecnología
Sin lugar a
dudas, los equipos analizadores
moleculares son indispensables para el mundo científico. Gracias a ellos,
se pueden realizar numerosas investigaciones y análisis que redundan en
beneficios para la humanidad. Tanto el espectrómetro
de fluorescencia de rayos X como el espectrofotómetro
de absorción atómica resultan imprescindibles.
No hay olvidar
las técnicas de espectrometría de masas,
la cromatografía de líquidos ni la espectrometría infrarroja con transformada de Fourier. En
definitiva, estos equipos han significado una evolución impresionante en los estudios
científicos.
