Absortividad

Se denomina absortividad a la magnitud intrínseca que mide la cantidad de luz a una longitud de onda determinada absorbida por un medio o una disolución, definida como la unidad de absorbancia por unidad de concentración y unidad de longitud de la trayectoria óptica.

Concretamente cuando se expresa en términos de la concentración en mol por litro y la longitud en centímetros, se conoce como absortividad molar ( $ϵ$ ), que antiguamente también se denominaba coeficiente molar de absorción. Si en cambio, la concentración se utiliza en gramos por litro, se habla entonces de absortividad específica (antiguamente coeficiente masico de extinción). Todas estas magnitudes engloban la misma propiedad, diferenciando las unidades empleadas.

Se conoce como absortividad molar (E) a la absortividad definida en términos de concentraciones expresadas en mol por litro. Antes conocida como coeficiente molar de extinción.

La absortividad específica (a) es la absortividad definida en términos de concentraciones expresadas en gramos por litro. Antes conocida como coeficiente másico de extinción.

Precedentes históricos en interacción luz-materia

Los primeros estudios destacados de óptica geométrica fueron realizados por Willebrord Snel (1580 - 1626). Snellius formuló las bases de reflexión y refracción de la luz entre distintos medios materiales, estableciendo que la luz incidente se refleja y refracta en un mismo plano. Identificó, además, dos fenómenos principales resultantes cuando una onda electromagnética incide sobre una interfaz entre dos medios:

Ley de la reflexión especular: considerando la luz incidente en una interfaz ideal, es decir, bien pulida, entre dos medios, su ángulo de incidencia respecto a la normal entre los planos ( $θ_{i}$ ) es el mismo que el ángulo reflejado con respecto a la misma perpendicular ( $θ_{f}$ ): $θ_{i} = θ_{f}$

Ley de Snell: se define el comportamiento de la luz al cambiar de medio, relacionando los índices de refracción de cada medio ( $n_{1, 2}$ ) y los ángulos de incidencia y refracción respecto a la normal de los medios ( $θ_{i}$ , $θ_{r}$ ): $n_{1} \sin (θ_{i}) = n_{2} \sin (θ_{r})$

Posteriormente, Isaac Newton (1643 - 1727) profundizó en el comportamiento de la luz, hasta determinar experimentalmente con prismas que el índice de refracción no es una propiedad estática de un material, sino que depende de la longitud de onda de la luz. Este fenómeno por el cual $n = n (λ)$ se denomina dispersión.

Ley de Beer-Lambert

Por otro lado, el estudio de la atenuación de la luz fue el resultado del trabajo acumulativo de tres investigadores: Pierre Bouguer (1698 - 1758), Johann H. Lambert (1728 - 1777) y August Beer (1825 - 1863). Investigaron sobre los efectos en la intensidad de la luz al atravesar un material, hasta indicar cuantitativamente la dependencia de la atenuación con la concentración de moléculas absorbentes y el espesor del material por el que pasa la luz, con la siguiente expresión:

$I = I_{0} \exp (- α x)$

Esta ecuación es conocida como la Ley de Beer-Lambert-Bouguer, Ley de Beer-Lambert, o Ley de Lambert, uno de los principios más importantes en la interacción radiación-materia. En ella, $I$ es la intensidad tras pasar por el material, $I_{0}$ es la intensidad inicial, $α$ es el coeficiente de absorción o de atenuación, y $x$ el espesor del medio absorbente.

Así, la intensidad de radiación incidente en la interfase de un material y la transmitida se relacionan mediante una exponencial decreciente con la distancia atravesada por la radiación dentro del material. Y depende también del coeficiente de absorción.

Trabajando a partir de esta ley se obtiene un valor para la transmitancia óptica ( $T$ ) del material, que indica la fracción de intensidad que se transmite por el interior del material, de forma adimensional y a menudo expresada en porcentaje:

$T = \frac{I}{I_{0}} = \exp (- α x)$

Densidad óptica y absorbancia

La absorbancia $A$ es la propiedad que relaciona la fracción de intensidades de forma logarítmica. A medida que la absorbancia de un medio incrementa, la transmitancia disminuye. A esta magnitud también se la conoce como densidad óptica ( $D . O .$ ).

$A = D . O . = - \log_{10} \frac{I}{I_{0}}$

Expresándolo de forma inversa, $A = \log_{10} \frac{I_{0}}{I}$ , lo cual también se conoce en ocasiones como Ley de Beer.

De acuerdo con la Ley de Beer-Lambert, la absortividad es proporcional a la concentración del soluto absorbente.

Absortividad molar

Además, Beer fué quién demostró que la atenuación no solo dependía del espesor del material o disolución, sino también de su concentración. Postuló que $A$ era directamente proporcional a la concentración de las especies absorbentes, $C$ , y a la longitud de la trayectoria (espesor del material), $x$ , del medio absorbente, por medio de una constante de proporcionalidad llamada absortividad ( $a$ ):

$A = a x C$

La magnitud $A$ es adimensional, por lo que a deberá tener unidades inversas a $x C$ . Dependiendo de las unidades utilizadas para expresar la concentración y el espesor, a se expresará de forma correspondiente. La forma más común de trabajar con esta fórmula es utilizando $C$ con unidades de $m o l / L$ y $x$ en $c m$ . En este caso, la constante utilizada para hallar $A$ se llama absortividad molar (anteriormente, y dependiendo del campo de la ciencia en el que se utilice, se puede ver también el término coeficiente molar de absorción) y se representa con el símbolo $ϵ$ , con unidades de $L m o l^{- 1} c m^{- 1}$ de forma que:

$A = ϵ x C$

Límites de la Ley de Beer:

Para utilizar esta fórmula, hay que tener en cuenta que la Ley de Beer describe únicamente la absorción en disoluciones diluidas: a concentraciones mayores que 0.01M, las distancias entre moléculas disminuyen hasta afectar a la distribución de carga, y por lo tanto se altera la capacidad de absorción; modificando la absortividad. Además, dado que la absortividad depende de la longitud de onda de la luz incidente, la relación lineal solo se cumplirá para radiación monocromática.

Véase también

Fuente

Diccionario Enciclopédico Ilustrado de Medicina Dorland. 1996. McGraw-Hill - Interamericana de España. Vol. 1. ISBN 84-7615-983-8.

Datos: Q900239

↑ Gold, Victor, ed. (1987). Compendium of chemical terminology: IUPAC recommendations. Blackwell Scientific Publications. ISBN 978-0-632-01765-2. |fechaacceso= requiere |url= (ayuda)
↑ Hecht, Eugene; Avanzada, S. L. Gestion Editorial (30 de agosto de 2016). ÓPTICA. PEARSON DISTRIBUCIÓN, PEARSON. ISBN 978-84-9035-492-6. |fechaacceso= requiere |url= (ayuda)
↑ Fox, Mark (2010). Optical properties of solids. Oxford master series in condensed matter physics (2nd ed edición). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-957336-3. |fechaacceso= requiere |url= (ayuda)
1 2 Skoog, Douglas Arvid; West, Donald M. (2015). Fundamentos de química analítica. Cengage Learning. ISBN 978-607-519-377-9. |fechaacceso= requiere |url= (ayuda)
↑ «The Beer-Lambert Law | Spectral School» (en inglés británico). 8 de julio de 2021. Consultado el 10 de noviembre de 2026.

[1] Gold, Victor, ed. (1987). Compendium of chemical terminology: IUPAC recommendations. Blackwell Scientific Publications. ISBN 978-0-632-01765-2. |fechaacceso= requiere |url= (ayuda)

[2] Hecht, Eugene; Avanzada, S. L. Gestion Editorial (30 de agosto de 2016). ÓPTICA. PEARSON DISTRIBUCIÓN, PEARSON. ISBN 978-84-9035-492-6. |fechaacceso= requiere |url= (ayuda)

[3] Fox, Mark (2010). Optical properties of solids. Oxford master series in condensed matter physics (2nd ed edición). Oxford University Press. ISBN 978-0-19-957336-3. |fechaacceso= requiere |url= (ayuda)

[:1-4] 1 2 Skoog, Douglas Arvid; West, Donald M. (2015). Fundamentos de química analítica. Cengage Learning. ISBN 978-607-519-377-9. |fechaacceso= requiere |url= (ayuda)

[5] «The Beer-Lambert Law | Spectral School» (en inglés británico). 8 de julio de 2021. Consultado el 10 de noviembre de 2026.