Determinación extracto espectrofotométrica de Pb Objetivo El objetivo de este trabajo es utilizar el método de análisis de extracciónespectrofotométrico para determinar el contenido en Pb de una muestra. Se establecerá una recta de calibrado utilizando el método de patrón externo, habiendo determinado previamente las condiciones de pH óptimas para la determinación de Pb con ditizona.
Introducción El polvo existente en cualquier ambiente urbano tiene un alto contenido en plomo … Para determinar la cantidad de plomo lo hacemos basándonos en la formación de un complejo con la ditizona. La ditizona es un compuesto soluble en disolventes orgánicos no polares, donde presenta un color verde.
Figura 1
Este complejo presenta una coloración roja y es extraíble mediante disolventes orgánicos como cloroformo y tetracloruro de carbono. La reacción de extracción es la siguiente reacción heterogénea: Pb 2+ + 2 DtzH 2 ⇔ ( HDtz ) 2 Pb + 2 H + (todo en fase orgánica) Aquí el pH juega…
Figura 2
Por tanto debemos obtener un pH de extracción idóneo en torno a 9.
Procedimiento experimental
En el laboratorio contamos con varias disoluciones madre preparadas: Disolución madre de Pb de 2,0 ppm Disolución madre de ditizona 0,001% en Cl4C Disolución de cloruro amónico 1,0 M Disolución de amoniaco aprox 1,0 M
El objetivo de la práctica es extraer la máxima cantidad de plomo usando la mínima cantidad posible de ditizona, ya que esta es coloreada. Se usarán disoluciones reguladoras de pH para determinar el pH óptimo de la extracción. Para preparar estas disoluciones reguladoras se mezclan los volúmenes apropiados de disoluciones madre de amoniaco 1,0 M, cloruro amónico 1,0 M y agua desionizada hasta completar 25 mL. Una vez preparadas, se mide el valor de pH real utilizando un pH-metro previamente calibrado. Los volúmenes necesarios y los valores reales de pH se muestran en la tabla 1. Nº de Buffer 1 2 3 4 5
Disoluciones reguladoras de pH mL de NH4Cl 1,0 M mL de NH4OH 1,0 M 0 1,0 0,1 0,9 0,3 0,7 0,5 0,5 0,8 0,2
pH 11,27 10,73 10,14 9,80 9,13
Tabla 1
A continuación se procede con el estudio de la influencia del pH en la extracción. Para ello en embudos de decantación se preparan mezclas de cada uno de los tampones preparados anteriormente (se añaden 10 mL) con 10 mL de disolución madre de Pb y el mismo volumen de disolución madre de ditizona 0,001% en Cl 4C. Se prepara de forma paralela una disolución de referencia (blanco) para cada una de las anteriores, sustituyendo la disolución de Pb por 10 mL de agua desionizada. Los embudos se tapan y se agitan durante 1 minuto aproximadamente, se deja un tiempo para que las fases se separen correctamente, se extrae la fase orgánica en un bote de vidrio y se etiquetan cuidadosamente. Las fases acuosas se depositan en un recipiente adecuado para ese tipo de residuos. A continuación, con cualquiera de los extractos (excepto con el blanco) se registra un espectro de absorción para ver a qué longitud de onda se producirá la máxima absorción. Se registra el espectro en la zona del visible, entre 400 y 600 nm. Se usará una cubeta de cuarzo porque el disolvente podría atacar el plástico. Se observa que el máximo de absorción se produce a 523 nm, esa será la longitud de onda que seleccionaremos. Con es longitud de onda (523 nm) seleccionada en el espectrofotometro, medimos la absorbancia de cada una de las extracciones, comenzando por la más diluida y registrando siempre previamente el extracto de referencia (blanco). Se obtienen los valores que se muestran en la tabla 2.
Nº de Buffer (10 mL) 1; pH = 11,27 2; pH = 10,73 3; pH = 10,14 4; pH = 9,80 5; pH = 9,13
Influencia del pH en las extracciones mL de ditizona al mL de Pb añadidos 0,001% en Cl4C 10,00 10 10,00 10 10,00 10 10,00 10 10,00 10
Absorbancia 0.564 0.389 0.346 0.580 0.544
Tabla 2
Se comprueba que el mayor valor de absorbancia y por tanto la disolución que mayor separación habrá conseguido es la número 4, con un pH= 9,80 Ese valor de pH será el que se utilizará para establecer una recta de calibrado mediante el método de patrón externo. Para ello en embudos de decantación de 50 mL se adicionan volúmenes de disolución patrón de Pb de 2,0 ppm, agua miliQ hasta completar 10 mL, 10 mL del tampón de pH óptimo (tampón nº4, pH=9,13) y se extrae con 10 mL de ditizona al 0,001 % en Cl4C agitando durante 1 minuto. Una vez separadas las fases, se mide la absorbancia de los patrones y se obtienen los datos que se muestran en la tabla 3.
Valores de absorbancia de los patrones mL añadidos de disolución de ppm de Pb en Pb 2 ppm disolución 2 0,08 4 0,16 6 0,24 8 0,32
Absorbancia 0,071 0,135 0,217 0,269
Tabla 3
Con estos datos se construye la recta de calibrado, que relaciona la absorbancia con la cantidad de plomo presente en la disolución. Así, a partir de la ecuación de la recta y sabiendo la absorbancia de una muestra cualquiera, se puede saber la cantidad de plomo que contiene.
Absorbancia vs Concentración de Pb (recta de calibrado) 0,3 Absorbancia
0,25 0,2
y = 0,855x + 0,0016 R2 = 0,9966
0,15 0,1 0,05 0 0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
ppm de Pb Figura 3
Por último se obtiene la ecuación de la recta con los parámetros estadísticos de regresión. Y = 0,1384 Sy = 0,0969
X = 0,16 Sx = 0,1265
∑ X =0,192 ∑ Y = 0,1427 ∑ X = 0,8 ∑ Y = 0,692 2
( X )2 Sxx = ∑ x 2 − ∑N = 0,064
Y )2 ∑ Syy = ∑ Y − N = 0,0470 2
Sr =
(
Syy − m 2 • Sxx N −2
= 0,0070
2
∑ XY = 0,1654 N =5
La desviación de la pendiente será:
Sb =
Sr 2 Sxx
= 0,0272
La desviación de la ordenada: x2 ∑ Sa = Sr ⋅ = 0,0060 N ⋅∑ ( x − x ) 2
Se puede escribir la ecuación de la recta como:
y = 0,855(±0,027 ) x + 0.002(±0,006) R 2 = 0,9966
