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Visualizações: 5210 Autor: Editor de sites Publicar Tempo: 2025-06-19 Origem: Site
Um espectrofotômetro permite Meça quanta luz uma amostra absorve em um determinado comprimento de onda. Quando você usa a espectrofotometria, você ganha habilidades que ajudam em muitos campos científicos. Este guia simplifica a espectroscopia, mostrando como usar ferramentas de ensino e experimentos reais. Você verá que o ensino com um espectrofotômetro suporta Resultados precisos , testes não destrutivos e aprendizado de espectroscopia prática. O ensino das habilidades de espectroscopia dos alunos ajuda a explorar química, ciência ambiental e muito mais. Espectrofotometria e espectroscopia desempenham papéis -chave no ensino do básico científico.
Um espectrofotômetro mede quanta luz uma amostra absorve, ajudando você a encontrar concentrações químicas com facilidade e precisão.
A configuração, a calibração e a preparação da amostra adequadas são essenciais para obter resultados confiáveis e consistentes do seu espectrofotômetro.
Use cuvettes limpos e limpos e manuseie -os cuidadosamente para evitar erros causados por impressões digitais ou arranhões.
Siga as regras de segurança, como usar óculos e luvas e mantenha seu espaço de trabalho limpo para proteger a si mesmo e a seus dados.
Aprenda a ler os valores de absorvância e os espectros com cuidado, verifique se há curvas suaves e picos esperados e solucione problemas comuns para melhorar seus experimentos.
A espectrofotometria é um método que você usa Meça quanta luz uma substância absorve . Quando você ilumina uma solução, parte da luz passa e outros são absorvidos pelas moléculas dentro. Esse processo ajuda a descobrir quanto de um determinado produto químico está presente. A espectrofotometria funciona com diferentes tipos de luz, incluindo UV-vis e infravermelho. Você pode usá -lo para estudar muitas coisas, como a quantidade de açúcar em uma bebida ou a concentração de um remédio. A idéia principal é simples: quanto mais moléculas absorvem a luz, menos luz sai do outro lado.
A espectrofotometria fornece uma maneira de coletar dados quantitativos. Por exemplo, você pode Meça as concentrações de microgramas a gramas por decilitro . Isso o torna útil em química, biologia e até laboratórios clínicos.
Um espectrofotômetro é a ferramenta que você usa para espectrofotometria. Ele lança luz em um comprimento de onda específico através da sua amostra. Dentro do instrumento, você encontra um Fonte de luz, um monocromador para escolher o comprimento de onda certo, uma cuveta para segurar sua amostra e um detector para medir a quantidade de luz passar. O detector mostra quanta luz a amostra absorve. Se sua amostra tiver um cromóforo, ele absorve luz em certos comprimentos de onda, que o espectrofotômetro pode detectar.
O instrumento mede a absorção e a transmissão da luz.
O valor da absorvância informa a quantidade de luz a amostra absorve.
O valor da transmissão mostra a quantidade de luz passa.
Aqui está uma tabela mostrando como A absorvância e a transmissão se relacionam :
| transmissão (%) | absorvância (a) |
|---|---|
| 100 | 0 |
| 50 | 0.301 |
| 10 | 1.0 |
| 5 | 1.301 |
| 1 | 2.0 |
| 0.1 | 3.0 |
Você usa espectrofotometria e espectroscopia em muitos campos científicos. Na espectroscopia UV-vis, você pode estudar como os cromóforos em uma amostra absorvem a luz em diferentes comprimentos de onda. Isso ajuda a analisar a composição química e o progresso da reação. A espectrofotometria permite que você Meça coisas como atividade enzimática, qualidade dos alimentos e até marcadores de doenças no sangue. Na sala de aula, usando espectrofotometria UV-vis conecta o que você aprende em teoria a experimentos reais . Você obtém prática prática e vê como a absorção de luz muda com diferentes amostras.
Espectroscopia e espectrofotometria tornam a ciência mais interativa.
Você aprende a usar instrumentos reais e entender dados.
Essas habilidades ajudam você em química, biologia e ciência do material.
Você precisa de uma fonte de luz forte para iniciar seu experimento UV-vis. A fonte de luz brilha através da sua amostra e cobre um amplo espectro. Lâmpadas diferentes funcionam para diferentes partes do espectro. Por exemplo, As lâmpadas de deutério cobrem a faixa UV de 190 a 370 nm , enquanto as lâmpadas de halogênio de tungstênio funcionam para o espectro visível de 320 a 1100 nm. Lâmpadas e LEDs de xenônio podem cobrir faixas UV e visíveis. O monocromador divide a luz em uma banda estreita, para que você possa escolher o comprimento de onda exato que deseja estudar no espectro. O A largura da fenda do monocromador controla a aparência do seu espectro nítido . As fendas estreitas oferecem melhor resolução, mas menos leve. As fendas mais amplas deixam entrar mais luz, mas o espectro se torna menos claro. Aqui está uma tabela mostrando alguns detalhes técnicos comuns: especificação
| de componentes | / dados numéricos |
|---|---|
| Fontes de luz | Deutério: UV (190-370 nm), vida útil ~ 100 horas |
| Halogênio de tungstênio: Vis (320-1100 nm), vida útil ~ 3000 hr | |
| Lâmpadas flash de xenon: UV/VIS (190-1100 nm), vida útil ~ 3000 horas | |
| LEDs: espectro estável, vida útil> 100.000 horas | |
| Monocromadores | Use prismas ou grades de difração para dividir comprimentos de onda de luz |
| Resolução de controles de largura de fenda | |
| Largura de banda espectral | Fixo ou variável (por exemplo, 0,5 a 5 nm) |
Dica: para estudos UV-vis, sempre verifique o tipo de lâmpada e a largura da fenda para atender às suas necessidades de espectro.
Você coloca sua amostra em uma cubeta, que fica no suporte da amostra. A cubeta deve ficar clara para deixar o espectro passar. Para medições UV-vis, Cuvetes de quartzo funcionam melhor porque deixam a UV acender . Cuvetes de plástico ou vidro podem bloquear partes do espectro UV, que podem alterar seus resultados. O comprimento do caminho da cubeta afeta quanta luz a amostra absorve. Os comprimentos de caminho mais longos aumentam a absorvância, o que ajuda quando você tem uma amostra de baixa concentração. Os comprimentos de caminho mais curtos ajudam quando sua amostra está muito concentrada. Você também precisa preencher a cubeta para o nível certo, para que o espectro passa por toda a amostra. Se você usar a cubeta errada ou preencher incorretamente, suas leituras do espectrofotômetro não serão precisas.
Depois que o espectro passa pela sua amostra, o detector mede a quantidade de luz que sai. Os espectrofotômetros modernos usam detectores sensíveis que podem obter pequenas alterações no espectro. Esses detectores funcionam rapidamente e podem medir Pequenas alterações de absorvância, mesmo que 0,0001 . A tela mostra seus resultados, geralmente como um gráfico do espectro ou como valores de absorvância em diferentes comprimentos de onda. Você pode ver picos no espectro que informam sobre a amostra. Detectores e exibições de alta qualidade ajudam você a obter dados confiáveis de UV-vis. Quando você se concentra na compreensão da instrumentação, pode confiar nos seus resultados e identificar quaisquer problemas rapidamente.
Antes de iniciar qualquer experimento, você deve seguir as regras de segurança. Essas regras o protegem e ajudam a obter resultados confiáveis. Sempre use óculos de segurança e luvas ao manusear produtos químicos ou amostras. Mantenha seu espaço de trabalho limpo e seco. Nunca coma ou beba perto do espectrofotômetro.
Dica: Manuseie as cubetas pelos lados fosco para evitar as impressões digitais nas superfícies claras. As impressões digitais podem alterar suas leituras.
Uma olhada nos dados de laboratório mostra por que a segurança e a técnica adequada são importantes. Em testes do College of American Pathologists, até 22% de variação nas leituras de absorvância apareceram nos laboratórios. Mesmo após a remoção de laboratórios com equipamentos defeituosos, a variação permaneceu em 15%. Esta tabela mostra os números: Número
| do ano | de laboratórios | Coeficiente de variação máxima (CV) nas | notas de absorvância (%) |
|---|---|---|---|
| 1973 | 132 | 22 | Teste inicial mostrando alta variabilidade |
| 1974 | 135 | 15 | Depois de excluir 24 laboratórios com> 1% de luz perdida |
| 1974 | 24 (laboratórios excluídos) | Até 11 (CV em transmitância) | Laboratórios com> 1% de luz perdida causando erros |
Esses resultados mostram que a segurança, a calibração adequada e o manuseio cuidadoso reduzem erros. Sempre siga o guia do seu professor ou supervisor de laboratório para uso seguro do espectrofotômetro.
Você deve configurar e calibrar o espectrofotômetro antes de medir qualquer coisa. Esta etapa garante que suas leituras estejam corretas. Siga este guia para configuração e calibração:
Ligue o espectrofotômetro e deixe -o Aqueça por pelo menos 45 minutos . Isso ajuda o instrumento a se estabilizar.
Escolha o comprimento de onda necessário para o seu experimento. Verifique o manual para obter a configuração recomendada, como 465 nm.
Coloque uma em branco (uma cuveta cheia de solvente ou buffer) no suporte da amostra. Feche a tampa e defina a tela como zero. Esta etapa remove os sinais de fundo.
Insira a Padrão de calibração que corresponde ao tipo de amostra que você testará. Registre a leitura.
Compare sua leitura com o valor no certificado de calibração. Se os números não corresponderem, verifique a tolerância do instrumento e a incerteza do padrão.
Se você encontrar um problema, teste o padrão em outro espectrofotômetro para verificar se o problema está no instrumento ou no padrão.
Repita a calibração pelo menos a cada oito horas ou quando a temperatura ambiente mudar em mais de 5 ° C.
Nota: Mantenha o espectrofotômetro longe da luz solar direta e das mudanças de temperatura. As condições estáveis ajudam a obter resultados precisos.
Boa preparação de amostra é essencial para obter dados confiáveis. Você deve seguir um guia para cada etapa para evitar erros. Aqui estão as melhores práticas para a preparação de amostras:
Colete sua amostra usando ferramentas e contêineres limpos.
Armazene as amostras na temperatura certa e proteja -as da luz, se necessário.
Homogeneize a amostra para que seja uniforme. Esta etapa reduz erros.
Filtre ou centrifugue a amostra para remover partículas que podem bloquear a luz.
Ajuste a concentração para que ele se encaixe na faixa de detecção do espectrofotômetro.
Defina o pH se o seu experimento exigir.
Use espaços em branco e duplicados para verificar a consistência.
Anote cada etapa do seu caderno de laboratório.
Dica: sempre use o mesmo tipo de cuveta para todas as amostras e espaços em branco. Isso mantém seus resultados consistentes.
Os pesquisadores descobriram que a preparação cuidadosa, como filtragem e ajuste da concentração, leva a resultados mais precisos e repetíveis. Etapas de controle de qualidade, como usar espaços em branco e duplicatas, ajudam você a identificar problemas mais cedo.
Agora você está pronto para medir sua amostra. Este guia ajudará você a obter os melhores resultados:
Limpe a cuveta com um tecido livre de fiapos para remover poeira ou impressões digitais.
Coloque a cuveta no suporte com os lados claros voltados para o caminho da luz.
Feche a tampa para bloquear a luz externa.
Selecione o comprimento de onda correto para o seu teste.
Pressione o botão 'leia ' ou 'medir '.
Aguarde a tela para mostrar um valor de absorvância estável.
Remova a cuveta e repita para cada amostra.
Para melhorar a precisão, sempre use o O mesmo espectrofotômetro para todas as medidas em seu experimento. Escolha um espaço em branco que corresponda ao solvente da sua amostra. Mantenha as concentrações de amostra dentro da faixa linear da lei de cerveja-Lambert. Se sua amostra estiver muito concentrada, dilua -a e meça novamente. Para amostras especiais, você pode usar agentes de correspondência de índices refrativos ou cubetas de comprimento de caminho curto.
O registro de dados preciso é tão importante quanto o próprio experimento. Anote todas as leituras no seu caderno de laboratório ou entre em uma planilha. Registre a data, hora, nome da amostra, comprimento de onda e valor de absorvância. Se você repetir uma medição, observe isso também.
Use a análise de erros para verificar se há erros.
Compare seus resultados com execuções anteriores usando gráficos de controle.
Use a análise de regressão se desejar prever concentrações de absorvância.
Mantenha todos os registros de calibração e validação para referência futura.
DICA: Verifique duas entradas antes de terminar. Os dados precisos ajudam a identificar tendências e apoia suas conclusões.
Métodos estatísticos como ANOVA e gráficos de controle mostram que o registro de dados cuidadoso leva a resultados melhores e mais confiáveis. Bons registros também ajudam a comparar seu trabalho com outras pessoas e melhorar sua técnica ao longo do tempo.
Seguindo este guia, você dominará o básico do uso do espectrofotômetro. Preparação cuidadosa, configuração, medição e registro de dados ajudam você a aproveitar ao máximo todos os experimentos.
Você usa a absorvância para medir a luz que sua amostra recebe em um determinado comprimento de onda. Quando você ilumina uma solução, alguma luz passa e alguns são absorvidos. O espectrofotômetro fornece um número chamado absorvância. Este número informa a luz sua amostra absorve. A absorvância é uma parte essencial da análise quantitativa na ciência.
A relação entre transmissão e absorvância não é linear. À medida que a transmissão cai, a absorvância aumenta rapidamente. Você pode ver isso no Tabela abaixo :
| Transmissão (t) | absorvância (a) |
|---|---|
| 10% (0,1) | 1 OD |
| 1% (0,01) | 2 OD |
| 0,1% (0,001) | 3 OD |
Você calcula a absorvância usando a fórmula:
A = log₁₀ (i₀/i)
aqui, eu é a luz antes da amostra, e eu é a luz após a amostra. Este método fornece uma medição quantitativa de quanta luz sua amostra absorve.
A Lei de Beer-Lambert conecta a absorvância à concentração. Você usa esta lei para descobrir o quanto de substância está em sua amostra. A fórmula é:
a = ε × c × p
a é absorvância, ε é a absorção molar, c é a concentração e p é o comprimento do caminho da cubeta. Esta lei ajuda você a realizar trabalhos quantitativos no laboratório.
Você pode usar a Lei Beer-Lambert para muitas substâncias. Por exemplo, você pode medir o Concentração de bilirrubina verificando a absorvância a 454 nm . Cada composto absorve luz em seu próprio comprimento de onda especial. Isso faz da Lei de Beer-Lambert uma ferramenta poderosa para análise quantitativa.
Dica: sempre mantenha o comprimento do caminho e o comprimento de onda da mesma forma para todas as suas amostras. Isso mantém suas leituras de absorvância precisas.
Você pode calcular a concentração medindo a absorvância e usando a lei de cerveja-Lambert. Primeiro, prepare um conjunto de padrões com concentrações conhecidas. Medir seus valores de absorvância. Plote um gráfico de absorvância versus concentração. Este gráfico ajuda a encontrar a concentração de amostras desconhecidas.
Prepare suas soluções cuidadosamente usando pipetas e saldos calibrados.
Meça a absorvância para cada amostra padrão e desconhecida.
Aplique fatores de correção, se necessário, como o comprimento do caminho ou a deriva do instrumento.
Os pesquisadores mostraram que o uso de fatores de correção melhora a precisão. Em um estudo, os cientistas prepararam soluções de acetona e n-metil-acetamida com concentrações conhecidas e desconhecidas. Eles descobriram que, com correções adequadas, seus resultados de concentração correspondiam à lei de cerveja-Lambert dentro de 20% . Sem correções, os erros podem chegar a 2,5 vezes o valor verdadeiro. Isso mostra por que a técnica cuidadosa é importante para resultados quantitativos.
Lembre -se: bons registros e medições cuidadosas ajudam a obter dados de concentração confiáveis todas as vezes.
Quando você usa a espectroscopia UV-vis, você precisa escolher o certo comprimento de onda para o seu experimento . A melhor escolha é o comprimento de onda onde sua amostra mostra o A absorvância mais alta, chamada Lambda Max . Isso fornece os resultados mais sensíveis em espectrofotometria UV-vis. Se outra substância em sua amostra absorve no mesmo comprimento de onda, você deve escolher um comprimento de onda diferente com alta absorvância, mas sem interferência. Você também precisa pensar no solvente, no pH da amostra e na temperatura, porque eles podem alterar o espectro.
Você pode ver como os diferentes solventes bloqueiam a luz em certos comprimentos de onda no gráfico abaixo. Por exemplo, A água permite a luz UV-vis através de 180 nm, enquanto a acetona bloqueia a luz abaixo de 329 nm.
Quando você configura seu experimento de espectrofotometria UV-vis, sempre verifique se a leitura de absorvância é muito maior que o ruído do instrumento. Isso ajuda a obter resultados precisos do seu espectro.
Lambda Max é o ponto no espectro em que sua amostra absorve mais luz. Na espectroscopia UV-vis, esse valor ajuda a identificar que tipo de molécula você possui. Por exemplo, grupos carbonil geralmente mostram um Pico entre 270 e 300 nm , enquanto os anéis aromáticos absorvem perto de 250 a 280 nm. A posição e a altura do pico de absorvância informam sobre a estrutura da molécula e as propriedades eletrônicas.
Os cientistas usam grandes conjuntos de dados para verificar a confiabilidade dos valores Lambda Max. Eles olham para a média, mediana e disseminação desses valores para muitos compostos. A maioria dos compostos possui valores máximos de lambda que se enquadram em uma faixa estreita, o que significa que os dados são estáveis e úteis para o ensino e a pesquisa. Quando você compara espectros experimentais e previstos de computador, você vê Cerca de 75% de sobreposição , mostrando que o Lambda Max é um recurso forte e confiável na espectrofotometria UV-vis.
Você encontrará muitas aplicações para a espectroscopia UV-Vis em Laboratórios de Estudantes. Os professores usam a espectrofotometria UV-vis para ajudá-lo a aprender sobre absorvância, análise de espectro e cálculos de concentração. Em um experimento comum, você mede a quantidade de aspirina em um tablet. Os alunos criam uma curva de calibração usando nove padrões e um em branco, cobrindo um intervalo de 0,00 a 0,48 mm. A maioria dos estudantes atinge um R⊃2 alto; valor (≥ 0,995), o que significa que sua curva de calibração é muito precisa.
| parâmetro | Valor / intervalo de | Descrição / significância |
|---|---|---|
| Número de padrões de calibração | 9 | Os alunos usam 9 padrões e 1 em branco para calibração na análise de aspirina. |
| Coeficiente de determinação (r⊃2;) | ≥ 0,995 | Mostra forte linearidade nas curvas de calibração. |
| Diferença percentual na quantificação de aspirina | 1,1% - 35,3% | Gama de resultados dos alunos em comparação com o conteúdo rotulado de aspirina. |
| Habilidade LS5 Valores médios (Grupo #2) | ≥ 4,30 (DP ≤ 0,82) | Indica fortes habilidades do aluno após a prática prática. |
Você pode notar alguma variação nos resultados, mas a prática repetida com a espectrofotometria UV-Vis melhora suas habilidades. Os professores costumam usar atividades práticas envolventes para ajudá-lo a dominar os cálculos de leitura e absorção de espectro. Essas aplicações de espectrofotometria tornam a ciência mais interativa e ajudam a conectar a teoria a experimentos reais. Quando você participa das atividades práticas do laboratório, você constrói confiança e aprende a usar a espectroscopia UV-Vis para muitas aplicações de espectrofotometria em química, biologia e ciência ambiental.
Quando você termina sua medição, você vê números e, às vezes, um gráfico na tela do espectrofotômetro. Você precisa saber o que esses resultados significam. O número principal que você procura é a absorvância. Este valor informa a luz sua amostra absorveu em um determinado comprimento de onda. Se você vir um gráfico, o eixo y mostra a absorvância e o eixo x mostra o comprimento de onda.
Para entender seus dados, siga estas etapas:
Verifique se seus valores de absorvância se enquadram no intervalo esperado. A maioria dos espectrofotômetros funciona melhor quando a absorvância está entre 0,1 e 1,0.
Procure uma curva ou linha suave no seu gráfico. Saltos ou gotas repentinas podem significar que há um problema com sua amostra ou instrumento.
Compare seus resultados com seus planos em branco e padrões. Isso ajuda a ver se sua amostra está se comportando como esperado.
Dica: Estudos de validação mostram que você pode confiar em seus resultados quando se verificando a precisão, a precisão e a linearidade. Os cientistas testam várias concentrações e repetem medições ao longo de muitos dias para garantir que o espectrofotômetro forneça dados confiáveis. Eles usam gráficos e análise de regressão para verificar se os valores de absorvância correspondem ao padrão esperado.
Você costuma ver um ou mais picos no seu gráfico do espectrofotômetro. Cada pico mostra onde sua amostra absorve mais luz. O ponto mais alto de um pico é chamado de ápice. Você usa esses picos para aprender sobre os produtos químicos em sua amostra.
Aqui está como você pode identificar e analisar picos:
Encontre o Maxima local em seu gráfico. Estes são os pontos mais altos acima da linha de base.
Marque o início e o final de cada pico. Você pode fazer isso procurando onde a curva se eleva e cai de volta.
Meça a altura e a área de cada pico. A área sob o pico diz a você quanto de uma substância está presente.
Compare a posição do pico (comprimento de onda) com valores conhecidos. Isso ajuda a identificar o produto químico.
A identificação de pico usa a altura e a área para fornecer uma imagem clara. Os cientistas usam algoritmos para encontrar o início, o ápice e o final de cada pico, mesmo quando os dados são barulhentos. A área sob o pico fornece uma boa medida de quanto do analito está em sua amostra. Você pode usar esses números para comparar amostras diferentes ou verificar a pureza.
Nota: o A intensidade máxima de um pico e a área total ajudam a detectar e atribuir picos corretamente, mesmo em misturas complexas.
Às vezes, seus resultados não parecem certos. Você pode ver picos estranhos, baixa absorvância ou dados barulhentos. Você pode corrigir muitos problemas verificando alguns pontos -chave.
Certifique -se de que seus cuvettes estejam limpos e livres de arranhões.
Verifique se você usou o branco correto e que ele corresponde ao seu solvente de amostra.
Confirme que o espectrofotômetro é calibrado e aquecido.
Olhe para sua amostra para obter bolhas ou partículas que podem bloquear a luz.
Você pode usar estatísticas para ajudar a encontrar problemas. Por exemplo, meça a absorvância do seu espaço em branco várias vezes e calcule o desvio padrão. Se suas leituras em branco variarem muito, seu instrumento pode precisar de manutenção. O O limite de detecção informa o menor sinal em que você pode confiar. Você encontra isso multiplicando o desvio padrão do espaço em branco por três e dividindo pela inclinação da sua curva de calibração. Se a absorvância da sua amostra estiver abaixo desse limite, você pode não ter o suficiente da substância para medir.
| Problema | Possível causa | solução |
|---|---|---|
| Linha de base barulhenta | Cuveta suja, bolhas | Cuveta limpa, remova bolhas |
| Baixa absorvância | Amostra muito diluída | Aumentar a concentração |
| Picos inesperados | Contaminação, em branco errado | Use amostra fresca e em branco |
| Baixa linearidade | Erro de calibração | Recalibre o instrumento |
Lembre -se: boa solução de problemas usa observação cuidadosa e estatísticas simples. Verificar o desvio padrão e o limite de detecção ajuda a identificar erros e melhorar seus resultados.
Você constrói fortes habilidades de laboratório seguindo cada etapa da espectrofotometria. O ensino começa com uma cuidadosa preparação e calibração de amostras. Você usa o Lei de Beer-Lambert para conectar a absorvância e a concentração, o que ajuda a obter resultados precisos. Ensinar também significa verificar seus dados com Gráficos e estatísticas , para que você veja tendências e erros de ponto. Ao praticar o ensino dessas etapas, você aprende como as mudanças de concentração afetam seus resultados. A espectrofotometria de ensino oferece confiança e prepara você para um trabalho científico mais avançado.
Primeiro, verifique a energia e as conexões. Verifique se a tampa está fechada. Se o erro permanecer, leia o manual para solucionar etapas de solução. Você também pode pedir ajuda ao seu professor ou supervisor de laboratório.
Não, você deve combinar o espaço em branco com o solvente da sua amostra. Se sua amostra usar um buffer ou álcool, use o mesmo líquido que o seu espaço em branco. Isso mantém seus resultados precisos.
A calibração define uma linha de base para suas leituras. Você remove os sinais de fundo e corrija para a deriva do instrumento. Esta etapa ajuda a obter resultados confiáveis e repetíveis todas as vezes.
Uma cuveta arranhada ou suja espalha a luz. Isso pode causar leituras falsas de absorvância. Sempre limpe suas cubetas e verifique se há arranhões antes de usá -las.
