DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMETRICA DE HIERRO Y DE LA RELACION DE COMPLEJACION LIGANDO/METAL PARA EL COMPLEJO FE (II)-FENANTROLINA. Analio Dugarte, Sharol Goffin Laboratorio de Análisis Instrumental. Sección 01. Departamento de Quimica. Facultad de Ciencias. Universidad de los Andes Mérida, Abril 2012.
Resumen En el presente trabajo se realizó la determinación cuantitativa de hierro en tabletas polivitamínicas empleando la técnica de absorción ultravioleta visible, a través de una curva de calibración sencilla, obteniéndose una concentración de 104,4 mg de Fe por tableta. Así como también durante la práctica se d eterminó eterminó la relación metal/ligando donde se utilizó utilizó el método de las variaciones continuas o de Job para determinar la relación espectrofotométrica del ligando 1,10-fenantrolina [(C12H8N2)3Fe2+] [(C12H8N2)3Fe2+] coordinado a un ion metálico de transición (Hierro) resultando que dicha relación fue de 3:1 L:M.
Introducción La espectrometría ultravioleta-visible o espectrofotometría UV-Vis implica la espectroscopia de fotones en la región de radiación ultravioleta-visible. Utiliza la luz en los rangos visible y adyacentes (el ultravioleta (UV) cercano y el infrarrojo (IR) cercano. En esta región del espectro electromagnético, las moléculas se someten a transiciones electrónicas electrón icas desde el estado basal al estado excitado. La espectrometría UV/Vis se utiliza habitualmente en la determinación cuantitativa de soluciones de iones metálicos de transición y compuestos orgánicos muy conjugados. La espectrometría UV-Vis se utiliza con mayor frecuencia en forma cuantitativa para determinar las concentraciones de especies absorbentes en solución, usando la Ley de Beer-Lambert: donde A es la absorbancia medida, I0 es la intensidad de la luz incidente a una determinada longitud de onda, I es la intensidad de transmisión, L la longitud de ruta a través de la muestra, y c la concentración de las especies absorbentes. Para cada especie y longitud de onda, ε es una constante conocida como absortividad molar o coeficiente de extinción.
Espectrofotómetro UV-Vis Es el instrumento utilizado en la espectrometría ultravioletavisible y mide la intensidad de luz que pasa a través de una muestra (I), y la compara con la intensidad de luz antes de pasar a través de la muestra (Io). La relación I / Io se llama transmitancia, y se expresa habitualmente como un porcentaje (%T). La absorbancia (A) se basa en la transmisión: A = - log (%T) Las partes básicas de d e un espectrofotómetro son una fuente de luz o una lámpara de arco de deuterio en el ultravioleta, un soporte para la muestra, una rejilla de difracción o monocromador para separar las diferentes longitudes de onda de la luz, y un detector. El detector suele ser un fotodiodo o un CCD. Método de las variaciones continuas o de Job: Este método fue propuesto inicialmente por Job para complejos 1:1 , posteri po steriormente ormente Vosburgh Vo sburgh y Cooper mostraron que era válido para relaciones mayores. Considerando la reacción: M + n L , en la que el complejo M L n es la especie M L n absorbente ( o es coloreado) y M y L no absorben ( o son incoloros) a la longitud de onda de absorción del complejo, la metodología experimental seguida consiste en la preparación de soluciones de M y L de la misma
concentración. Con dichas soluciones se prepara una serie de disoluciones en las que la concentración total de M + L se mantiene constante pero la relación de M a L es variable . Se mide la absorbancia de cada una de las disoluciones preparadas, a la longitud de onda
A estas soluciones finales se les midieron las absorbancia, las cuales se graficaron en función de la fracción molar del ligando. Se utilizó el método de variaciones continuas para determinar la relación del complejo en solución a partir de la curva resultante.
espectro del complejo.
Se prepararon las siguientes soluciones patrones: Solución de hierro 10mg/L solución de fenantrolina 5,04x 10−3M solución de acetato de sodio 0,0144M cloruro de Hidroxilamonio 0,0124M. Como las soluciones patrones en ambas partes eran iguales pero a diferentes concentraciones, vale destacar que dichas soluciones se prepararon a partir de la más concentrada. En la tabla N° 4 se encuentran las soluciones acuosas para la determinación cuantitativa de hierro en las tabletas vitamínicas, utilizando el método analítico de calibración sencilla.
Experimental Reactivos:
Sal de hierro (II): Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O , ligando: 1,10fenantrolina (C12H8N2) Acetato de sodio: (CH3COONa), Cloruro de hidroxilamonio: (H3NO.HCl) y Acido sulfúrico: (H2SO4).
II. Determinación cuantitativa de hierro
Materiales:
Pipetas Volumétricas de 1, 2, 3, 5, 8 y 10 mL, pipetas Graduadas de 2 y 10 mL, balones aforados de 250 mL, Balones Aforados de 100 mL, Balones Aforados de 25 mL, Balones Aforados de 50 mL, Pesasustancia, Vasos de precipitados de 25 mL, Espátula, Propipeta, Espectrofotómetro UV-Visible. Marca: Schimadzu y Balanza Analítica. Marca: OHAUS.
Datos Experimentales Tabla N° 01. Determinación Espectrofotométrica de la relación del complejo Fe(II)-Fenantrolina Volumen Fe(mL
Procedimiento:
Determinación de la razón de complejación ligando/metal: Se prepararon las siguientes soluciones patrones Solución de hierro 1x 10− 3 M solución de fenantrolina 1,26x 10−3M solución de acetato de sodio 2M
1 se muestra las soluciones acuosas para la determinación de la razón del complejo metalligando. Estas soluciones fueron preparadas de tal manera que existiese una relación equimolar de metal y ligando.
0
Volumen Fenantrolin a (mL) 5
Volumen Acetato de Sodio (mL) 1,25
Volumen NH4OHCl (mL) 1
0,5
4,5
1,25
1
0,75
4
1,25
1
1
3,5
1,25
1
1,5
3
1,25
1
2
2,52
1,25
1
2,5
2
1,25
1
3
1,5
1,25
1
3,5
1
1,25
1
4
0,75
1,25
1
4,5
0,5
1,25
1
5
0
1,25
1
Tabla N° 02. Determinación cuantitativa de Fe en una
muestra problema Fe (ppm)
Volumen de Fe (mL)
Volumen de Fnantrolina (mL)e
Volumen de NH4OHCl (mL)
Volumen de Acetato de Sodio
0*
0
1,25
1
2
0,5
1,25
1,25
1
2
1
2,5
1,25
1
2
1,5
3,75
1,25
1
2
2
5
1,25
1
2
2,5
6,35
1,25
1
2
Muestra Problem a
-
1,25
1
2
Tabla N° 06. Determinación de Fe en las Tabletas. Concentración de Fe Reportado Experimental Error(%) (ppm) 0,6 105 104,4
Resultados Experimentales
Absorbancia en función de la relación Molar
Tabla N° 03. Absorbancias registradas. Relación Molar
) s 0,6 b A ( 0,4 a i c n 0,2 a b r o 0 s b A
Señal
1
0,0471
0,9
0,3613
0,9187
0,5155
0,8740
0,6127
0,8434
0,3964
Ilustración 1. Gráfico realizado por el método de las
0,7762
0,3158
variaciones continuas o de Job
0,6839
0,2397
0,5475
0,0872
0,4327
0,0792
0,3006
0,0041
0,1595
0,0036
0
0,0011
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Relacion Molar del Ligando
Tabla N° 04. Absorbancias Registradas para cada una de las soluciones patrones para la cuantificación de hierro en la tableta.
Ilustración 2. 2 Gráfico de calibración sencilla de la Fe (ppm)
Volumen de Fe (mL)
0*
0,0063
0,5
0,1146
1
0,1947
1,5
0,2943
2
0,3845
2,5
0,4822
absorbancia en función de la concentración de hierro en ppm
Análisis y Discusión de Resultados
Tabla N° 05. Resumen Estadístico de la Regresión Lineal de la Grafica de la Curva de calibración. Pendient e
Corte
r
Sv
S00
S b
0,1885
0,004 7
0,998 9
0,006 6
0,003 4
0.004 8
De acuerdo a los resultados obtenidos durante la práctica se observó lo siguiente, primero se realizó una determinación de la razón de complejación ligando/ metal, donde el ligando utilizado fue 1,10-fenantrolina y el metal Fe(II), para ello se empleó el método de variaciones continuas o de Job, donde se mantuvo constante la concentración analítica total de metal y ligando, variándose la relación ligando-metal en
cada frasco volumétrico. Posteriormente se midieron las absorbancias en el equipo uv- vis marca Schimadzu, donde se trabajó a una longitud de onda máxima de 510 nm, y se determinaron las fracciones molares de ligando y del metal en cada una de las soluciones, obteniéndose en el gráfico de Job ver figura nº1 donde se observa un pico máximo con un valor aproximado de 0,77 en el eje X, cuya posición nos indicó que la relación ligando/metal del complejo en la solución es de 3:1. Luego en segundo lugar en cuanto la determinación de la concentración de Fe en la muestra problema, una vez preparadas todas las soluciones, se midieron las absorbancias a una longitud de onda máxima de 510,5 nm. A partir de los datos indicados en la tabla Nº 7 se construyó una curva de calibración sencilla ver figura nº2 con la que se pudo determinar la concentración de la solución de la muestra observar que el valor obtenido se asemeja en gran medida al valor reportado (1,75ppm) calculado para una porción de 0,1004 g de pastilla de origen farmacéutico. Se determinó la cantidad de Fe en la pastilla con un valor de (104,4 mg) siendo este muy similar al compararlo con el valor reportado (105mg) donde el error cometido fue de 0,6%.
Conclusiones Se utilizó la técnica de espectrofotometría uvvis para el análisis cuantitativo que se realizó durante la práctica. Se determinó con éxito la relación estequiométrica ligando/metal para el complejo [(C12H8N2)3Fe2+] (Fenantrolina-Fe(II)), por medio del método gráfico de Job, obteniéndose que la relación estequiometrica es de 3:1 lo cual era de esperarse. Se determinó mediante la técnica de espectroscopia de absorción ultravioleta y visible a través de un gráfico de calibración sencilla la cantidad de hierro presente en una pastilla, donde se obtuvo (104,4+/-0,6) mg.
El error porcentual cometido para la determinación de hierro en la pastilla fue de 0,6% lo cual es un valor bastante aceptable.
Bibliografía (1) SIMPSON, P. Compuestos organometálicos de elementos de grupos principales. Editorial Alambra. España. 1970. pp 83-90. (2) Romero Xiomara, “MANUAL DE PRACTICAS DE LABORATORIO DE ANALISIS INSTRUMENTAL, ESPECTROSCOPIA”, Universidad de Los Andes, Mérida-Venezuela, Otubre 1999. (3) Skoog D, Holler J y Nieman T; “Principios de Análisis Instrumental”, 5ta edición, Mc Graw Hill Interamericana, Madrid-España 2001.
