Universidad Nacional de San Agustín Facultad de ingeniería de procesos Escuela profesional de ingeniería Química Laboratorio de Análisis Instrumental II
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Laboratorio N°3 DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS 1. Objetivos Determinar experimentalmente la concentración de hierro en lentejas por medidas espectrofotométricas. Calcular la absortividad molar especifica. Con la Absortividad molar especifica determinar la concentración de hierro en mol/L Realizar la curva de calibración e interpolar la absorbancia que corresponda a la muestra para encontrar su concentración. Realizar el mismo cálculo por regresión lineal. 2. Fundamento teórico La espectrofotometría se refiere a los métodos, cuantitativos, de análisis químico que utilizan la radiación electromagnética y su interacción con el analito de interés para medir la concentración de las sustancias químicas. Se conocen como métodos espectrofotométricos y según sea la radiación utilizada como espectrofotometría de absorción UV, visible, IR; y según el sistema absorbente, absorción molecular o atómica. Principio de medición El hierro presente en los alimentos queda en las cenizas después de la calcinación y se disuelve con HCl, el hierro (III) no forma complejos coloridos con la fenantrolina por lo que se lleva al estado ferroso con un agente reductor (clorhidrato de hidroxilamina, NH2OH*HCl). El hierro (II) asi obtenido se hace reaccionar con una solución de fenantrolina , formando un complejo de color anaranjado-rojo. La formación de este compuesto se puede utilizar para establecer un método espectrofotométrico para la determinación de hierro, en el que, en un determinado intervalo de concentración de hierro (II), se cumple la “ley de Lambert-Beer”. La cuantificación se puede realizar mediante la ley de Lambert – Beer o por curva de calibración. La absorbancia está relacionada con la concentración de la sustancia , c, por la ley LambertBeer, que se resume con la ecuación : A= ε.b.c, donde c se expresa en mol/L , b es la longitud del camino óptico (anchura de la celda que contiene la disolución de la sustancia) y se expresa en cm, y ε es la absortividad molar, propiedad característica de cada sustancia correspondiente a la cantidad de radiación que absorbe a una longitud de onda determinada por unidad de concentración, siendo sus unidades L/mol.cm , para poder aplicar la ley de Lambert-Beer es necesario seleccionar previamente una longitud de onda puesto que tanto A como ε varían con ella.
Curva de calibración externa: Se realiza con estándares que contienen en analito para establecer una relación entre las características fisicoquímicas del analito y las señales del instrumento. En un proceso analítico se relaciona la señal y características del analito, de modo que la calibración se realiza al obtener la señal de respuesta como función de la concentración conocida del analito. Se representan los datos obtenidos y se obtiene la gráfica de la señal corregida frente a la concentración del analito. Lo normal es que la gráfica tienda a una línea recta, donde a medida que aumenta la concentración, la señal de respuesta es mayor (pendiente positiva). En el modelo de curva de calibración lineal, la pendiente vendrá dada por la ecuación matemática: 𝑌 = 𝑚𝑥 + 𝑏. Siendo m la pendiente, x la concentración, Y la señal de respuesta y b el intercepto con el eje Y. La sensibilidad de calibración es la pendiente de la curva de calibrado. Por tanto, en una curva de calibrado lineal la sensibilidad es siempre la misma y no va a depender de la concentración, ya que para que se cumpla Y=mX+b, las concentraciones deben tener una incertidumbre insignificante.
3. Procedimiento experimental 3.1. Material y Reactivos Balanza analítica Vasos de precipitados Cocina Fiolas de 100ml Fiolas 1000ml Piceta, espatula Pipetas Agua destilada Espectrofotómetro
Sulfato ferroso y amonio
HCl Acetato de Hidroxilamina Ortofenantrolina. Procedimiento Experimental 3.2. Preparación de la soluciones a) Preparación de la solución STOCK de 100 ppm de Hierro a partir del FeSO4 y amonio, para lo cual se pesará 0.70164 g y se diluirá hasta un litro con agua destilada. b) Preparación de los estándares de 2, 4, 6 7 8 ppm de Hierro en 100 mL cada uno a partir de la solución Stock de 100 ppm de Hierro. c) d) e) 3.3 Levantar la curva de calibración con los estándares de 2, 4, 6 Y 8 ppm de Hierro: De cada estándar extraer 10 mL, verterlo a un vaso de precipitados de 50 mL y a cada uno de ellos agregar: a) 0.5 mL de CH3-COO-Na b) 1 mL DE Clorhidrato de hidroxilamina c) 1 ml de ortofenantrolina Nota: Verificar el pH que debe estar aproximadamente en 3,5; en caso de ser menor ajustar con acetato de sodio. 3.4 Preparación del blanco de titulación a) En un vaso de precipitados de 50 mL agregar 10 mL de agua destilada, 0,5 ml de acetato de sodio; 1 mL de hidroxilamina y 1 mL de ortofenantrolina. Medir la absorbancia a 510 nm 3.5 Tratamiento de la muestra a) Tarar un crisol y pesar 5 g de muestra. b) Calcinar la muestra a 600 °C hasta ceniza gris claro c) Retirar la muestra, enfriar y agregarle de 5 a 10 mML de HCl 1:1. Calentando suavemente para ayudar a la disgregación. d) Pasar la muestra a un vaso de precipitados, lavando con agua destilada (aproximadamente 25 mL) lo que quede en el crisol, luego llevar a ebullución el contenido del vaso hasta reducir a la mitad del volumen. e) Filtrar en una fiola de 50 Ml y enrasar con agua destilada.
Del amuestra preparada extraer 10 mL y verterla a un vaso de precipitados de 50 mL y agregarle 0.5 mL de acetato de sodio; 1 mL de clorhidrato de hidroxilamina y 1 mL de ortofenantrolina. Verificar pH, que este en 3,5. Dejar en reposo por 10 min y efectuar las lecturas de absorbancia a 510 nm utilizando como blanco, el blanco de reactivo preparado. Expresar los resultados en mg de hierro por cada 100 g de lentejas. 4. Presentación y análisis de la muestra: 4.1.- Datos de la muestra
Muestra
Procedencia
Análisis
Método
Expresión de resultados
4.2 Calculo y expresión de resultados: Cuadro de medición de soluciones estándar Concentración
Concentración de
Absorvancia
de Fe (ppm)
Fe (mol/L)
(A510 nm)
1
2.0
𝟑. 𝟓𝟖𝒙𝟏𝟎−𝟓
0.262
𝟐𝟖𝟖𝟏. 𝟐𝟕
2
4.0
𝟕. 𝟏𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟓
0.678
𝟑𝟕𝟐𝟖. 𝟎𝟔
3
6.0
𝟏. 𝟎𝟕𝒙𝟏𝟎−𝟒
0.93
𝟑𝟒𝟐𝟏. 𝟖𝟗𝟏
Estándar de Fe
∈=
𝑨 𝒃𝒄
Cuadro de mediciones en la muestra
(A
Concentración de Fe en muestra
Estándar de Fe
Concentración de Fe en lentejas
ppm
mol/L
0.262
2
𝟐. 𝟖𝟔 𝒙𝟏𝟎−𝟓
𝟑𝟔𝟎𝟔. 𝟔𝟑
2
0.678
4
𝟓. 𝟕𝟑 𝒙𝟏𝟎−𝟓
𝟒𝟔𝟓𝟖. 𝟒𝟓
3
0.93
6
𝟖. 𝟓𝟗 𝒙𝟏𝟎−𝟓
𝟒𝟐𝟔𝟐. 𝟒𝟐
510 nm) 1
5. Cálculos
c A
C
estándares
E ppm
mol/lt
mol/l
0.262
1
2
𝟑. 𝟓𝟖𝒙𝟏𝟎−𝟓
𝟐. 𝟖𝟔 𝒙𝟏𝟎−𝟓
𝟐𝟖𝟖𝟏. 𝟐𝟕
𝟑𝟔𝟎𝟔. 𝟔𝟑
0.678
2
4
𝟕. 𝟏𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟓
𝟓. 𝟕𝟑 𝒙𝟏𝟎−𝟓
𝟑𝟕𝟐𝟖. 𝟎𝟔
𝟒𝟔𝟓𝟖. 𝟒𝟓
0.93
3
6
𝟏. 𝟎𝟕𝒙𝟏𝟎−𝟒
𝟖. 𝟓𝟗 𝒙𝟏𝟎−𝟓
𝟑𝟒𝟐𝟏. 𝟖𝟗𝟏
𝟒𝟐𝟔𝟐. 𝟒𝟐
∑ = 𝟑𝟑𝟒𝟑. 𝟕𝟒 ∑ = 𝟒𝟏𝟕𝟓. 𝟖𝟑
CURVA DE CALIBRACION 1
y = 0.1603x - 0.0134 R² = 0.9902
Absorvancia
0.8 0.6
Series1
0.4
Linear (Series1)
0.2 0 0 -0.2
1
2
3
4
5
6
7
Concentracion (ppm)
Hallando el volumen para preparar los patrones y estándares Para 2ppm 𝐶 ∗ 𝑉 = 𝐶1 ∗ 𝑉1 100𝑝𝑝𝑚 ∗ 𝑉 = 2𝑝𝑝𝑚 ∗ 100𝑚𝑙 𝑉 = 2𝑝𝑝𝑚 Para 4ppm 𝐶 ∗ 𝑉 = 𝐶1 ∗ 𝑉1 100𝑝𝑝𝑚 ∗ 𝑉 = 4𝑝𝑝𝑚 ∗ 100𝑚𝑙 𝑉 = 4𝑝𝑝𝑚 Para 6ppm 𝐶 ∗ 𝑉 = 𝐶1 ∗ 𝑉1 100𝑝𝑝𝑚 ∗ 𝑉 = 6𝑝𝑝𝑚 ∗ 100𝑚𝑙 𝑉 = 6𝑝𝑝𝑚
𝐴 =∈ 𝑏𝑐
𝐶=
𝐶=
𝐴 ∈𝑏
0.690 = 6.50𝑥10−5 𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝟒𝟏𝟕𝟓. 𝟖𝟑 ∗ 𝟐. 𝟓𝟒 𝒄𝒎
6.50𝑥10−5 𝑚𝑜𝑙 ∗ 55.8𝑔𝑟 𝐿 𝑔𝑟 𝐶 = 3.629 𝑥10−3 𝐿 𝐶=
Moles de Fe 3.629 𝑥10−3
𝑔𝑟 𝐿
1000
𝑋
27.5
𝑋 = 9.98𝑥10−5 Convirtiendo los moles Fe en mg Fe 9.98𝑥10−5
10ml
𝑋
50ml
𝑋 = 4.98𝑥10
−4
Hallando el % de Fe
%𝐹𝑒 =
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝐹𝑒 (𝑚𝑔) ∗ 100 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
4.98𝑥10−4 𝑔𝑟 → 0.4987 𝑚𝑔
%𝐹𝑒 =
0.4987 𝑚𝑔 ∗ 100 = 16.51 𝑚𝑔 𝐹𝑒 3.023𝑔𝑟
7. Conclusiones Se calculó la absortividad (€) de cada absorbancia obtenida, calculando el promedio de las soluciones estándar es 3343.74
se calculó la absortividad en las concentraciones en lentejas en la muestra es 4175.83 Se logró determinar el % de Fe obteniendo 16.51 mg Fe 8. Bibliografia Determinación de fierro en menestras (http://avibert.blogspot.pe/2009/12/determinacion-de-fierro.html ) Determinación del contenido de fierro (https://law.resource.org/pub/ec/ibr/ec.nte.0118.1975.pdf )
