ANÁLISIS La espectrofotometría es el conjunto de técnicas analíticas que permiten cuantificar car los comp compon onen ente tess de una una mues muestr tra a a part partir ir de la interacción de estos con la radiación. Cuando la radiac radiación ión atravi atraviesa esa una muestr muestra, a, se elimin eliminan an aluna alunass de las compon component entes es del espect espectro ro !"# de$ido a un proceso de a$sorción que consiste en la transferenc transferencia ia de la enería enería electroman electromanética ética a las moléculas !especies a$sor$entes# que %acen part parte e de la mues muestr tra. a. &or &or tant tanto, o, la a$so a$sorci rción ón impulsa a estas partículas desde un estado de menor enería !estado fundamental# a uno o m's estados de ma(or enería !estados e)citados#. *+ La espectrofot espectrofotometr ometría ía de a$sorción a$sorción molecular molecular en la reión visi$le del espectro es mu( -til para la cuantificaci cuantificación ón de diversas diversas especies especies or'nicas or'nicas e inor inor' 'ni nica cas. s. Las Las espe especi cies es a$so a$sor$ r$en ente tess de radiación visi$le !lu# se caracterian por poseer una una alta alta inte intens nsid idad ad de colo colorr, de$i de$ido do a que que a$sor$en " que se encuentran entre /00 ( 100 nm apro apro)i )ima mada dame ment nte. e. &ara &ara que que pued pueda a ocur ocurri rir r a$sorción de lu, la enería del fotón que produce la e)cita e)citació ción n de$e de$e ser e)acta e)actamen mente te iual iual a la diferencia de enería entre el estado fundamental de la molécula ( uno de sus estados e)citados. *+ *2 3l o$je o$jettivo ivo de la pr'c pr'cttica ica cons consis isttió en la cuantificación del %ierro presente en una muestra de jara$e jara$e XXX. Cuando la especie de interés no a$sor$ a$sor$e e radiac radiación ión visi$l visi$le e es necesa necesario rio %acerl %acerla a reaccionar con otra sustancia para enerar una nueva especie a$sor$ente ( esta$le a partir de la cual cual pueda pueda ser cuanti cuantific ficada ada.. &ara &ara ello ello se %io %io reaccionar el %ierro presente en cada una de las soluciones preparadas a partir de la muestra ( en los los est' est'nd ndar ares es de Sal Sal de 4o%r 4o%r,, con con +,+0 +,+055 fenantrolina. La +,+05fenantrolina reacciona tanto con 6e!II# cómo con 6e!III#, para formar tris!+,+05 fenant fenantrol rolina ina#%i #%ierro erro!II !II## !ferro !ferroín ína#, a#, 6iura 6iura XX, de color rojo5anaranjado, ( tris!+,+05 fenant fenantrol rolina ina#%i #%ierro erro!II !III# I# !ferr7í !ferr7ína# na#,, de color color aul aul p'lido, respectivamente. Sin em$aro, la ferroína es muc%o m's esta$le que la ferr7ína *8, por lo cual cual es m's m's apro apropi piad ada a para para llev llevar ar a ca$o ca$o la cuantificación del %ierro. Como el 6e!II# se o)ida f'cilmente a 6e!III#, es necesario la reducción de todo el 6e!III# que pueda estar presente en las soluciones. &ara ello, previo a la adición de +,+05 fenantrolina, se a9adió cloruro de %idro)ilamina a las soluci solucione ones, s, llev'n llev'ndos dose e a ca$o ca$o la siuie siuiente nte reacción
+ ¿ + H 2 O ¿
2 + ¿ + 2 N 2 O+ 4 H
3 + ¿ + 2 N H 2 OH → 4 Fe 4 Fe
¿
*8
¿
:na ve arantiado que todo el %ierro presente se encont encontra$ ra$a a como como 6e!II# 6e!II# se proced procedió ió con la adició adición n de la +,+05fe +,+05fenan nantro trolin lina, a, para para formar formar la ferroína,
Figura XX. Estructura de la ferroína.
&or -ltimo, se realió la adición de acetato de sodio. A pesar de que la ferroína es esta$le en un amplio rano de p; !25<, apro)imadamente# *8, el acetato de sodio se utilia para neutraliar el 'cido formad formado o durant durante e la reducc reducción ión del %ierro %ierro,, ( así mantener el p; dentro del rano deseado. La radiación perteneciente al rano visi$le, al ser a$sor$ida por una molécula, estimula la transición de electrones a or$itales de ma(or enería *2. 3l color de la ferroína puede e)plicarse a partir de dic%as transiciones. La ferroína, es un complejo de coordinación de eometría octa%édrica. 3ste tipo de eometría enera un desdo$lamiento de los or$itales d del %ierro, ilustrado en la fiura XYZ. La distri$ución de los electrones en los or$itales t 2g 2g se de$e a que la +,+05fenantrolina al ser un liando de camp campo o fuert uerte e, prov provoc oca a que que la $rec% rec%a a enerética enerética entre los or$itales or$itales t 2g sea rande, 2g ( eg sea por por lo cual cual,, en su esta estado do fund fundam amen enta tal, l, los los elec electr tron ones es no se aloj alojar ar'n 'n en los los or$i or$ita tale less de ma(or ma(or enerí enería. a. Cuando Cuando la lu incide incide so$re el complejo, se a$sor$en -nicamente fotones cu(a enerí enería a ( " corres correspon ponden den e)acta e)actamen mente te con la dife difere renc ncia ia de ener enerí ía a entr entre e los los or$i or$ita tale les, s, prov provoc ocan ando do la tran transi sici ción ón de un elec electr trón ón a un or$i or$ita tall eg . 3l colo colorr del del comp compue uest sto o se de$e de$e entonces a que la " de los fotones que poseen esa enería se encuentra dentro del rano visi$le del espectro. *=
2 encarado de medir la relación P GP 0, para o$tener los valores de transmitancia !?# ( A. *+
&E3@:N?AH A
c ont i nua c i ón s e des cr i be un mét odo
des ar r ol l adopar al aes pec i ac i óndehi er r o( Fe( I I )y
Figura XYZ. Esquema de transición electrónica.
Fe ( I I I ) )e na gu as n at u r a l e s .En e s t e mé t o do s e
&ara el an'lisis de muestras por espectrofotometría se %ace uso de equipos llamados espectrofotómetros. >urante la pr'ctica se utilió un espectrofotómetro de %a simple ?%ermo Scientific @3N3SS 20. 3n la 6iura XXY se ilustra su esquema eneral. Bste equipo cuenta con una l'mpara de tunsteno5%alóeno como fuente de radiación */. 3stas l'mparas contienen una peque9a cantidad de (odo dentro del contenedor de cuaro que aloja el filamento de tunsteno. 3l cuaro permite que el filamento tra$aje a temperaturas de apro)imadamente 8=00 . @enerando así, ma(or intensidad de radiación ( un amplio rano de tra$ajo, que va desde la reión :D %asta m's all' del IE cercano, a$arcando la reión visi$le del espectro *+.
r e al i z al ae x t r a c c i ó n ap un t od en ub e( CPE)e n condi ci ones est ándar de ambas especi es con pi r r ol i di nac ar bod i t i oat odeamoni o( APDC) ,l uego s el l e vaac aboa nál i s i spori n y ec c i ónenfl uj o( FI A) yp orúl t i mo d e t e c c i ó np ores p e c t r o s c o pi ad e a b s or c i ó na t ó mi c ac o na t o mi z a d ord el l a ma .E l mét odosebasaenunamodi fic aci ónmat emát i ca d e lmé t o d od el af e r r o z i n a,elc u a lp r e s e nt a i n t e r f e r e nc i a d e F e( I I I )e n l a d et e r mi n ac i ó n e sp ec t r o f o t o mé t r i c ad e Fe ( I I ) .L ae sp ec i a ci ó ne s p os i b l ed eb i d oaq uel ame zc l ad eFe ( I I )yFe ( I I I ) di s uel t o sr eac c i onanc onl af er r oz i n ayc onl l e v ana l aa bs o r b ac i at o t a l ,s i e nd od i c h ov a l o re lqu e per mi t e obt ener l a concent r aci ón de ambas especi es,pormedi o deluso de l al eyde Beer L a mb e r t .Es t e mé t o do e su na b ue na a l t e r n a t i v a p ar al ae sp ec i a ci ó nd eh i e r r od i s ue l t oe na gu asa c onc ent r ac i onesdeμg/ L,s i ni nt er f er enc i as .
Figura XXY. Esquema general espectrofotómetro de haz simple.
de
un
La radiación proveniente de la fuente llea inicialmente al selector. Bste equipo posee como selector de " un monocromador de rejilla */, cu(a función principal es la variar de forma continua la lonitud de onda de la radiación que pasa a la muestra, a lo que se conoce cómo $arrido de ". Adem's de que permite llevar a ca$o an'lisis de tipo cuantitativo al ajustarse como filtro, permitiendo que sólo un conjunto peque9o de ", llamado $anda, incida so$re la muestra. La muestra se %alla en un contenedor fa$ricado de material transparente a la radiación visi$le, de forma que cuando la $anda atraviesa la muestra su irradiancia ! P 0# disminu(a, de$ido sólo a los procesos de a$sorción que tiene luar en ella. La irradiancia corresponde a la enería que posee el %a de lu por unidad de tiempo ( 'rea !FGm 2#. La irradiancia atenuada !P # llea a un detector. Bste equipo cuenta con un transductor de fotodiodos de silicio como detector */. Su función es la de convertir la radiación en enería eléctrica. &or -ltimo, el procesador se encara amplificar la enería eléctrica proveniente del detector, ( es el
CNCL:SIN3S •
•
Como se demostró en este tra$ajo, la técnica de espectrofotometría de a$sorción molecular permite la determinación ( cuantificación de especies inor'nicas, como iones met'licos, al %acerlas reaccionar con reactivos adecuados. &ara el rano visi$le, esto se lora al formar con el metal complejos coloridos por reacción con diversos liandos. La o$tención de un valor m's certero en el contenido de 6eS/ por quelatometría se %u$iese lorado al adicionar vol-menes menores de fen. reduciendo así el error de valoración. &or lo cual se considera que el contenido de 6eS/ o$tenido por CC es m's confia$le.
JIJLI@EA6IAH *+. S@, >.AK ;LL3E, 6. CE:C;, S. Principios de anlisis instrumental . Med. 4é)icoH Cenae Learnin 3ditores. 200, p.p. +=25+=/, +M=5202, 8=0.
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