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DETERMINACIÓN DE COLORANTE SINTÉTICO ROJO DE AZORRUBINA AZORRUB INA EN MUESTRA DE BOM BO M BOM B OM BUN Andr An drés és Cami lo Hernández Hern ández Ducu Du cuara ara 1, Johan Andrés Malagón Cifuentes 2 Facultad de Ciencia y Tecnología, Universidad Pedagógica Nacional, Colombia. OBJETIVOS 1. Determinar la longitud onda de máxima absorción y el rango de trabajo para el método espectrofotométrico. 2. Construir la curva de calibración. 3. A partir de la calibración, determinar. A) La ecuación de la línea recta. B) B) La incertidumbre de las medidas. C) Los límites de detección y cuantificación, utilizando el tratamiento de datos propuesto por las buenas practica de laboratorio, GLP. 4. Determinar por método espectrofotométrico la cantidad de rojo de azorrubina en ppm en muestra de producto comercial en la muestra comercial.
MARCO TEÓRICO Interacción Interacción de la radiación electromagnética con l a materia: materia: Los métodos cuantitativos de análisis químico instrumental hacen uso de la luz para determinar la concentración de una sustancia cualquiera que sea. “La radiación electromagnética es una forma de energía radiante la cual exhibe propiedades tanto ondulatorias como de partícula” partícula” (Clavijo, 2002, p.801). p.801) . Propiedades de onda: Las radiación electromagnética exhibe diferentes comportamientos a distintas longitudes de onda (distancia entre las crestas de una onda, se designa con la letra griega lambda λ) y frecuencia (número de oscilaciones completas por segundo, designada con la letra griega nu ). Propiedades de partícula: La interacción de la radiación electromagnética con la materia se evidencia al pensar en la luz como un haz de fotones que “son partículas muy pequeñas con una masa de reposo nula; se desplazan en forma rectilínea, hasta ser absor bidos bidos por la materia” (Rammete,1981, p.135). La energía de cada fotón es directamente proporcional a la frecuencia ondular.
De donde;
ℎ ℎ 6,62610− ∗ (
)
Abso Ab sorc rc ió n sel ectiv ect iva a de foto fo tones nes por po r la materi mat eria: a: Independientemente del estado de agregación en la que se encuentre la materia, ya sea sólido, liquido, gaseoso o en forma de moléculas, átomos o iones debe sus prop iedades químicas y su capacidad de absorción de fotones a su estructura electrónica. Según la teoría cuántica, los electrones solo pueden existir en la materia en ciertos estados energéticos discretos, (… (…). En una molécula individual: el estado fundamental para esta corresponde al nivel energético má s bajo posible. La energía 1
2
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[email protected] johanandresmalagon@gmail. com
2 electrónica de esta molécula puede variar, a medida que uno o más de sus electrones es excitado hacia estados energéticos superiores. Esta excitación electrónica puede ser provocada por la absorción de un fotón, siempre que la energía de este sea exactamente igual al cambio que debe resultar en la energía molecular (Rammete,1981, p.136).
Cuantización de la concentración por m étodos espectrof otométricos: Según la ley de Bougeur (1729)-Lambert (1760) la transmitancia de la luz por una solución es una función exponencial de la longitud de la trayectoria. Y según Beer de la concentración de la especie que absorbe fotones. La combinación de estas leyes se conoce como la Ley de BougeurLambert-Beer, ya que la dependencia de la concentración es la que mas se aplica a los análisis químico. La ley se puede expresar en su forma exponencial:
10− λ , ,ℎ ó ó ó log(1⁄)log100⁄%
O bien, en su versión logarítmica:
PROCEDIMIENTO (Diagramas de flujo) Pese el bon bon bun completo, sin palo y cubierta
Fracturelo, retire la goma y pulvericelo en el mortero
Tome de 7-8 g en un vidrio de reloj, paselo a un vaso de precipitado y disuelvalo en 15 mL de agua desionizada Filtre la solucion por un papel de paso rapido a un matraz volumetrico de 50 mL y afore a volumen con agua desionizada De dicha solucion se toman 5 mL y 10 mL y se llevan a matraces de 50 y 100 mL respectivamente para una C2 de 100 ppm c/solucion
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Se escogio un volumen de 5 mL de la SOLUCION DE 100 mL que es nuestra SOLUCION DE TRAB AJO y s e a gre ga a u n ma traz de 50 mL con 25 mL de sacaro sa al 4 0% y afo rando a volumen final
Se procede a determinar la longitud de máxima absorcion en el espectrofotometro, Determina el RANGO DE TRABAJO
Asi los 7 grupos restantes midieron el volumen necesario de SOLUCION DE TRABAJO para tener concentraciones en dicho rango diluyendo con los mismos 25 mL de sacarosa y aforando a volumen final de 50 mL., PROCEDE A REALIZAR LA CALIBRACION leyendo cada una de las soluciones en el ESPECTROFOTOMETRO
Luego de haber obtenido los datos de la calibración, se leyo la absorbancia de la disolucion problema.
Se preparo un blanco de 50 mL de la solucion de sacarosa
TABLAS DE DATOS 1. Tabla 1 ABSORBANCIA y C (ppm) DEL PATRÓN A C (ppm) Vf
0,042 1 0,5
0,163 4 2
0,445 10 5
0,447 12 6
0,581 16 8
0,664 18 9
0,71 20 10
0,85 24 12
La tabla 1 muestra la absorbancia a determinada concentración (ppm) y volumen. 2. Tabla 2
⁄
La tabla 2. Indica la absorbancia y la concentración del rojo de azorrubina al tener diferentes cantidades de muestra pulverizada, así como también las cantidades en de RAZR presentes en el pulverizado y en el BBB.
4
3.Tabla 3
Tabla 3. Bandas de absorción electrónica para cromóforos, la longitud de onda máxima para el grupo AZO es de 285-400 nm. Obtenido de (Christian, 2009)
CÁLCULOS DE RESULTADOS 1. RANGO DE TRABAJO
0,44569 ⁄ 10,0 0,044569→
A partir de la absortividad molar máxima y mínima se calcula teóricamente la concentración máxima y mínima para el rango de trabajo así: ppm
22,41 A.máx1,000→.á 0,,1 00 2,2441 pmm A.min0,100→. 0,044569 ̅ Ŷ
2. ECUACIÓN LÍNEA RECTA CON INCERTIDUMBRES A 0,042 0,163 0,446 0,447 0,581 0,664 0,71 0,85
Ŷ
C
1 4 10 12 16 18 20 24
147,016 83,266 9,766 1,266 8,266 23,766 47,266 118,266
3, 9 027 105 Ẋ 438,88 ̅ ̅
, ,
0,070 0,173 0,380 0,449 0,587 0,656 0,725 0,863
0,0007618 0,0001020 0,0043020 0,0000044 0,0000372 0,0000624 0,0002280 0,0001716
1 16 100 144 256 324 400 576
0,005669 1817
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2.1 REGRESIÓN LINEAL
+ a = 0.0351 b = 0.0345 r = 0.9945 = 0.9891
± ∗+± ∗ , ±2.208510− ∗,+,±1,465410− ∗, ,±0,0522+,±3,465610− Con t de student a 95% grados de libertad 7 = 2,365
2.2 INCERTIDUMBRE DE LAS MEDIDAS
/ ∑−Ŷ / 0,0−05669 , / ∗ ∑∑ ̅ 0,0307 8∗ 1817438,88 , ∑/− ̅ √ ,, ,− 2.3 LIMITE DE DETECCIÓN
+ /
0,0,01351+30, 0 307 0 351 2720, 0,0345 ,
+ /
0,0,0351+100, 0 307 0 351 34210, 0,0345 ,
0,1272
2.4 LIMITE DE CUANTIFICACIÓN
0,3421
6
3.CANTIDAD DEL COLORANTE RAZR EN LA MUESTRA PROBLEMA (Bo n Bon Bum) 3.1PROBLEMA
,±,+,±3,465610− ,, +, , / ∗ + + ∑ Ŷ ̅ , , , , ∗ + + ,438,88 , ± ∗ ,, ±,±,∗. , ., , , , ,. ,,, , , ,<,% ∴ ,,, , , ,<,% ∴ = ,∗−, , ∗−, ,
RECHAZO DE DATOS
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GRÁFICAS 1. CURVA ESPECTRAL Gráfica 1 Longitud de onda de Absorción Máxima λ del patrón de RAZR 5 mL a 10 ppm diluida en 25 mL de sacarosa 40% obtenido en la práctica.
Ancho de banda aprox. 100 nm
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2. GRÁFICA CURVA DE CALIBRACIÓN C (ppm) A Vf
1 0,042 0,5
4 0,163 2
10 0,445 5
12 0,447 6
16 0,581 8
18 0,664 9
20 0,71 10
24 0,85 12
Curva de calibración 1 0,9
RANGO DE TRABAJO
0,8 0,7
A I C 0,6 N A B0,5 R O S 0,4 B A
LD C
LD
y = 0,0345x + 0,0351 R² = 0,9893
0,3 0,2 0,1 0 0
5
10
15
20
25
30
CONCENTRACIÓN (ppm)
ANÁLISIS DE RESULTADOS •
A partir de las soluciones patrón se generó:
1. La longit ud de onda máxima en la cual el compuesto químico RAZR (Imagen 1) absorbe radiación gracias ya que en su estructura hay lo que se conoce como Cromógeno, que es la porción que absorbe electrones o radiación UV. “El cromógeno es un cuerpo aromático que contiene un grupo que proporciona color, llamado comúnmente cromóforo. Los grupos cromóforos causan color a las bandas de absorción en el espectro visible” (Salero, 2013), en este caso es el grupo “AZOICO” que lo componen los átomos de Nitrógeno enlazados doblemente, así los electrones de valencia son los que se excitan al absorber energía radiante entrando a orbitales anti enlazantes.
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*
N
*
N
π
π
Imagen 1 Estru ctur a Química de RAZR obteni do de Wikipedi a.org
El Nitrógeno cuenta con 5 e- de valencia, el grupo azo forma el doble enlace, tiene dos electrones no enlazantes y el restante se enlaza con el carbono adyacente, los electrones del orbital π pasan a π* a λ= 519 nm
2.El rango de trabajo en el cual se puede cuantificar con parámetros de precisión y exactitud el analito en cuestión, esto se hizo teniendo en cuenta la absortividad molar a la longitud de onda máxima, los mismos patrones sirvieron como medida de los limites en los cuales el método es robusto con factores estadísticos que permiten saber que tan inciertas son estas mediciones. 3. Según la tabla 3 la longitud de onda máxima del grupo azo es de 285-400 nm Tal desviación, teniendo en cuenta que la longitud de onda máxima obtenida en el laboratorio fue de 519 nm se explica en gran medida a que la molécula tiene en su estructura química grupos aromáticos sustituidos con grupos hidroxi, al igual que los electrones no enlazantes del grupo AZO los cuales absorberán mayor radiación “Un auxocromo (grupo hidroxi presente en la molécula, no absorbe radiación por sí mismo, pero si está presente en una molécula, puede aumentar la absorción de un cromóforo o desplazar la longitud de onda de absorción cuando se une al cromóforo…Los grupos hidroxi ( OH), metoxi ( OCH3), amino ( NH2), nitro ( NO2) y aldehído ( CHO), por ejemplo, aumentan unas 10 veces la absorción; este gran efecto se debe a conjugaciones n- π…por lo general desaparece la estructura fina del espectro generando un desplazamiento bato crómico y un aumento de intensidad.” (Christian, 2009) . ￢
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￢
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4, En la curva de calibración el valor número 3 correspondiente a una concentración de 10 ppm de una muestra problema exacta y precisa según la línea de tendencia debe ser 0,3801 y no como el resultado de la absorbancia obtenido 0,445.
0,0345∗10+0,03510,3801
10 En la gráfica para una concentración de 10 ppm y una absorbancia de 0,445 el valor de la absorbancia se aleja de la tendencia posiblemente debido a un error aleatorio, es decir, el juicio humano en la lectura del menisco del líquido contenido en la pipeta o matraz. Como la absorbancia es mayor con respecto a la línea de tendencia quiere decir que la solución está un poco más concentrada y por lo tanto la concentración de 10 ppm es incorrecta porque el valor de la absorbancia = 0,445 corresponde a una concentración de 11,8811 ppm.
0,4450, 0 351 0,0345 ( )11,8811
CONCLUSIONES 1
El método espectrofotométrico para la determinación de rojo de azorrubina en productos comerciales es válido, por las siguiente razones: 1.1 Las desviaciones estándar presentes se deben tal vez a perdida del material en el traspaso de un recipiente a otro o al incorrecto ajuste del menisco del líquido. 1.2 Con la longitud de onda máxima y el rango de trabajo se permite limitar la concentración mínima y máxima de trabajo lo cual descarta cualquier valor que no se encuentre dentro del rango.
2
El ministerio de salud legisla los parámetros de calidad de productos comerciales en la RESOLUCION 10593 DE 1985, la entidad colombiana que regula y supervisa esto es el INVIMA, se aconseja que dicho colorante sintético “debe tener un máximo de concentración de 300 ppm (mg RAZR/Kg de producto)” (Salud, 1985), según el análisis espectrofotométrico realizado al producto Bom Bom Bum, tiene una concentración de 72,2296 ppm de RAZR para el producto sin el chicle y 191,24 ppm de RAZR en el producto con chicle, lo cual cumple con los parámetros de calidad para su comercialización.
3
Los electrones en orbitales (pi), como los de los enlaces dobles o triples. Son los que se excitan con mayor facilidad y son los responsables de la mayor parte de los espectros electrónicos en las regiones visibles y UV.
4
Se observa en la tabla 1 que la relación entre la absortividad y concentración es directa ya que a mayor cantidad de moléculas absorbentes aumentara así la absorción de energía de una longitud de onda determinada como lo indica la ley de Beer-BougeurLambert.
5
El error aleatorio de la muestra posiblemente se ocasiono por la falta de alguna cantidad de líquido, tal vez en el aforo del menisco del matraz o en el trasvase de la pipeta al matraz para así bajar su concentración y de esa manera estar más disuelta, lo que indica que la absorbancia debe disminuir para la concentración de 10 ppm con respecto a la absorbancia = 0,445 obtenida en el método espectrofotométrico.
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Referencias Christian, G. D. (2009). ESPECTROS ELECTRÓNICOS Y ESTRUCTURA MOLECULAR. En Química Analítica (págs. 457-511). México: Mc Graw Hill. Clavijo Díaz, A. (2002). Fundamentos de química analítica. Equilibrio ionico y análisis químico. Bogota: Universidad Nacional de Colombia. Ramette, R. W. (1983). Equilibrio y análisis químico. Massachusectts: Fondo Educativo Interamericano, S.A. Salero, E. G. (Septiembre de 2013). Caracterizacion del color caramelo por espectrofotometria molecular del UV- Vis E infrarojo en bebidas refrescantes. Obtenido de Instituto Politecnico Nacional: https://tesis.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/16910/25-116557.pdf?sequence=1 Salud, M. d. (16 de Julio de 1985). Resolucion 10593 de 1985. Obtenido de https://www.icbf.gov.co/cargues/avance/docs/resolucion_minsalud_r1059385.htm
