I) HOJA DE DATOS 1) Preparación de la solución Stock Patrón de Nitrato (100ppm-(NO 3-N) Peso de KNO3=0.1819g Volumen Fiola utilizada = 0.25L (Se enrazo hasta hasta un Título de la solución Stock = 100.86 ppm
Vol. de 0.25L con A. Dest)
2) Preparación de Solución Intermedia de Nitrato (5ppm –(NO –(NO3-N)) Volumen Usado de la solución solución Stock= 5 mL
Volumen Fiola utilizada = 0.1L (Se enrazo hasta hasta un
0.1L con A. Dest)
Título de la Solución intermedia=5.04 ppm
3) Preparación de las Soluciones estándar para la curva de calibración Vol Sol. Identific Intermedia ación (mL) std 0 (bk) 0
V HCl 1N (mL)
Volumen Final (mL)
[N] ppm (NO3-N)
A
1
50
-
-0.061
std 1
3
1
50
0.30
0.037
std 2
4
1
50
0.40
0.074
std 3
5
1
50
0.50
0.065
std 4
10
1
50
1.08
0.119
std 5
20
1
50
2.02
0.263
4) Preparación de Las muestras de Agua mineral Volumen de Muestra de Agua (mL)
V HCl 1N (mL)
Volumen Final (mL)
A
m 1-1
2
1
50
0.553
m 1-2
3
1
50
0.019
M 1-3
4
1
50
0.047
M 2-1 Agua “San M 2-2 Mateo” M 2-3
2
1
50
0.263
3
1
50
0.090
4
1
50
0.084
M 3-1
2
1
50
-0.053
M 3-2
3
1
50
0.010
M 3-3
4
1
50
-0.045
M 4-1
2
1
50
0.151
M 4-2
3
1
50
0.288
M 4-3
4
1
50
0.360
Marca de Agua Mineral Identificación Agua “Cielo”
Agua “San Luis”
Agua “Vida”
Vol. de
II)
RESUMEN
En esta experiencia se determinó la cantidad de nitratos presentes en diferentes muestras de agua mineral para el consumo humano por el método de espectrofotometría molecular de absorción Ultravioleta. Primero se determinó la de absorbancia de nitrato la cual fue de 214 nm, Luego con la ayuda de una curva de calibración se determinó la cantidad de nitrato en cada muestra de agua mineral los cuales se muestra en la siguiente tabla
Con estos resultados resultados se concluyó que las muestras muestras N°1( agua cielo) y muestras N°2 N°2 (agua san mateo ) tienen una concentración promedio de nitrato dentro de los limites permitidos según lo que especifica la OMS que es 50 ppm y la Muestra N°4 (agua vida) excede estos limites.
III)
FUNDAMENTOS DEL MÉTODO DE ANÁLISIS
A) Objetivos
-
Determinar el de Absorbancia de NO 3
Determinar el contenido de nitratos en diferentes muestras de agua mineral para el consumo humano por el método de espectrofotometría de absorción molecular UV.
B) Fundamentos del método de análisis Este método se utiliza para la determinación de nitratos en bajas concentraciones de unos pocos ppm o trazas que pueden encontrarse en alimentos alimentos o en el agua. Cuando se encuentra encuentra niveles altos de nitratos en alguna sustancia puede producirle a una persona problemas de salud, El efecto más conocido producido por una alta concentración de nitritos en sangre es la transformación de la hemoglobina a metahemoglobina. La hemoglobina se encuentra presente en los glóbulos rojos de la sangre y es la encargada de transportar el oxígeno a todo el organismo. La metahemoglobina es un tipo de de hemoglobina no funcional que por lo tanto no es capaz de transportar oxígeno. Según la OMS la concentración máxima de nitratos como N es aproximadamente 10 ppm y si esta como NO3 en si la concentración máxima es de 50 ppm.
IV)
DESCRIPCIPCION DE LA TECNICA EMPLEADA
Para poder medir la cantidad de energía absorbida se emplea un espectrofotómetro, el cual es un instrumento que nos permite medir la relación entre los valores de una misma magnitud fotométrica relativos a 2 haz de radiaciones en función de la longitud de onda. Este instrumento tiene la capacidad de proyectar su propio haz de luz monocromática a través de la muestra y medir la cantidad de luz que es absorbida, lo cual permite dar información sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra o indicar directamente que cantidad de la sustancia que nos interesa está presente en la muestra. El equipo utilizado en este método es un espectrofotómetro de doble haz
El funcionamiento de este espectrofotómetro de doble haz consiste en que la fuente luz pasa alternadamente por la cubeta de la muestra y dela referencia, cuando el cortador no desvía el haz, la luz pasa a través de la muestra y el detector mide Po. El haz se corta varias veces por segundo y el circuito compara automáticamente P y Po, dando así la tramitación o la absorbancia. Cuando se registra un espectro de absorbancia, se registra el primer espectro de la línea base con las disoluciones de referencia en las 2 cubetas, después se resta el espectro base de la absorbancia de la muestra para obtener finalmente la verdadera absorbancia de la muestra a las diferentes longitudes de onda. Para la región ultravioleta se usa como fuente de radiación una lámpara de deuterio, esta fuente de luz está compuesta por una lámpara de cristal ultravioleta, o de cuarzo, que contiene deuterio a baja presión en su interior. Emplea un filamento de Wolframio y un ánodo situados en los extremos opuestos de una estructura de níquel y forman una generación de arco eléctrico. Este arco voltaico generado excita las moléculas de deuterio que conforman el gas contenido en la capsula de la lámpara a un nivel superior de energía, cuando retornan al estado inicial, el deuterio emite luz UV durante dicha transición; Este proceso se repite continuamente por lo que se emite una radiación UV continua.
DESCRIPCIÓN BREVE DEL INSTRUMENTO El nombre del equipo utilizado es: Espectrofotómetro UV-Visible UV-1700, de marca Shimadzu®.
Especificaciones: (exactitud espectral, resolución, exactitud fotométrica, etc....) y funciones en conformidad con las farmacopeas de EE.UU., Europea y Japonesa.
Validación del hardware (9 ítems) como estándar.
Soporte IQ/OQ*
Diseño compacto - modelo liviano de sólo 17 kg que puede ser transportado por una persona.
Operación sencilla con teclas específicas para funciones.
Facilidad en la operación a través de la amplia pantalla de cristal líquido.
Funciones completas para análisis cualitativo y cuantitativo instaladas como estándar; se pueden agregar programas especiales usando tarjetas IC.
Compatible con PC usando software bajo Windows.
Modo de medición fotométrica de múltiples m últiples longitudes de onda (estándar).
*IQ/OQ contiene los siguientes detalles que son verificados y registrados durante la instalación del equipo. Son documentos fundamentales para cumplir con las pautas de la FDA. 1. IQ (Calificación de la Instalación) Confirma que el instrumento fue instalado correctamente en la configuración original y en el ambiente apropiado. 2. OQ (Calificación de Operación) Confirma que el instrumento alcanzó el desempeño original deseado. ACCESORIOS DEL INSTRUMENTO
Utilice el software UVProbe para controlar el UV-1700 mediante una computadora personal. El paquete incluye funciones para mediciones fotométricas, espectrales y cinéticas, además de elaboración de informes.
V)
REACCIONES QUÍMICAS DE IMPORTANCIA
VI)
DETALLES EXPERIMENTALES
1) MATERIALES Y EQUIPOS
Espectrofotómetro visible SHIMADZU 1700
Celdas de Cuarzo
Fiolas de 50, 100 y 250 mL
Vasos de precipitados de 250 mL
Pipetas volumétricas de 1, 2, 3, 4, 5, 10 y 20 mL
1 Luna de reloj
Propipeta
Balanza digital Analítica
1 Cuchara
Bagueta
Pizeta
2) REACTIVOS
Solución Stock de Patrón Primario de KNO 3: Colocar en un crisol de porcelana aproximadamente 0.3 g de KNO 3 y secar en estufa a 105°C durante 24 h. Retirar y enfriar en el desecador. Solución de HCl 1N
3) PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL A) Preparación de la solución Stock Patrón de KNO 3 (100ppm-(NO3--N) ) 1) Se pesa 0.1819g de KNO 3 reactivo que se encuentra en el desecador, luego se diluye con agua destilada en un vaso de precipitado de 250 mL y se lleva a una fiola de 250 mL la cual se llena hasta enrase con agua destilada.
B) Preparación de Solución Intermedia de Nitrato (5 ppm NO N O 3-- N) 1) Se mide un volumen de 5 mL de la solución Stock Patrón de KNO 3 y se lleva a una fiola de 100mL la cual se llena hasta enrase.
C) Preparación de soluciones estándar para curva de calibración c alibración 1) Extraer de la solución intermedia de Nitrato volúmenes de 3, 4 , 5, 10 y 20 mL , luego se llevan estos volúmenes a Fiolas de 50mL(1 fiola por cada volumen)
2) Luego de colocar los volúmenes correspondientes a las 5 Fiolas se debe agregar un poco de agua destilada sin llegar a enrasar para agregar 1 mL de HCl 1N a cada una, finalmente se debe enrasar con agua destilada. 3) Para la preparación del blanco se hace un procedimiento similar, se debe agregar agua destilada a una fiola de 50 mL sin llegar a enrase aproximadamente unos 45mL, luego se agrega 1mL de HCl 1N finalmente se debe completar el enrase con agua destilada.
D) Preparación de la Muestra de Agua Mineral Se realiza el mismo procedimiento para todas las muestras de agua mineral que se utilizaron (Agua “Cielo”, Agua “San Mateo”, Agua “San Luis”, Agua “Vida”) 1) Se miden 2, 3 y 4 mL de las muestra de agua y se llevan estos volúmenes a Fiolas de 50 mL (1 fiola por cada volumen). 2) Se añade 1 mL de HCl 1N a cada fiola y se completa hasta enrase agregando agua destilada.
E) Determinación de de absorbancia de NO 31) Primero se hace la limpieza respectiva a las celdas de cuarzo del espectrofotómetro con agua destilada, luego se agrega la solución estándar del blanco a las 2 celdas y se introducen en el espectrofotómetro SHIMADZU (Parte opaca de la celda frente al operador), el cual debe medir un valor de absorbancia 0 si no es así se debe hacer el ajuste respectivo haciendo clic en AUTOZERO.
2) Se retira una celda que contiene la solución de blanco y se debe introducir en el compartimiento de muestra la solución estándar N°1 y se debe realizar el scan respectivo en el software el cual nos dará el valor de de absorbancia de -
NO3
F) Medida de absorbancia para la construcción de la curva de calibración 1) Se debe introducir uno a uno todas las soluciones estándar en el compartimiento de muestra del espectrofotómetro SHIMADZU y con ayuda del software se anota los valores de absorbancia para cada solución estándar para la posterior construcción de la curva de patrones.
G) Medida de absorbancia en las muestras de agua de mineral 1) De igual manera se debe introducir uno a uno todas las soluciones muestra de agua mineral en el compartimiento de muestra del espectrofotómetro SHIMADZU y con ayuda del software se anota anota los valores valores de absorbancia absorbancia para cada muestra.
VII)
CALCULOS DETALLADOS
VIII)
GRAFICOS DE LOS EXPERIMENTOS
IX)
DISCUSION DE RESULTADOS
-
Para la determinación del de absorbancia del NO3 , se usó el estándar N°1 y se obtuvo un valor de ; Al comparar este valor con el valor teórico referencial mostrado en la bibliografía (220nm) se observa que son cercanos. Para la realización de la curva de calibración de los 5 pares de datos que se tenía de concentración y absorbancia de los estándares solo se consideró 3 puntos ya que los otros 2 puntos distorsionan la tendencia lineal ideal que debe tener, con los 3 puntos escogidos se obtiene un coeficiente de relación de 0.9999; Todo esto se observa en el Gráfico N°1. En la determinación del contenido de Nitrato en las muestras de agua mineral se obtuvo los siguientes valores de concentración como se muestra en la siguiente Tabla
Marca de Agua Mineral
Volumen de Muestra de Agua (mL)
[NO3 ] ppm
M 1-1
2
455,82
M 1-2
3
11,81
M 1-3
4
20,48
Muestra 2 Agua “San Mateo”
M 2-1
2
224,72
M 2-2
3
51,67
M 2-3
4
36,53
Muestra 3 Agua “San Luis”
M 3-1
2
-
M 3-2
3
5.90
M 3-3
4
-
M 4-1
2
128,41
M 4-2
3
163,87
M 4-3
4
159,41
Muestra 1 Agua “Cielo”
Muestra 4 Agua “Vida”
Identificación
-
A su vez en la Muestra 3 solo se obtuvo un valor de concentración para la muestra 3-2; ya que para la muestra 3-1 y 3-3 se tenía valores negativos de absorbancia por lo cual nos iban arrojar valores negativos de concentración, lo que es completamente imposible, los motivos posibles de este hecho es que esta muestra haya sido preparada de forma forma inadecuada, pues pues la solución blanco
Podemos atribuir la falta de precisión en los resultados del análisis de las muestras a la mala manipulación de las celdas de cuarzo, pues se determinó en el trazado de la curva de calibración por adición de patrón que la solución estaba preparada correctamente.
Al hacer el análisis estadístico de nuestros resultados de concentración de nitrato en las muestras de agua mineral se muestra m uestra los siguientes resultados -
Identificación Muestra 1 Agua “Cielo” Muestra 2 Agua “San Mateo” Muestra 3 Agua “San Luis” Muestra 4 Agua “Vida”
[NO3 ]promedio ppm
S
CV
16,14
6.13
37.97
44,10
10.71
24.28
-
-
-
150,56
19,31
12.82
Se observa que no se hizo el análisis estadístico para la muestra 3 ya que solo se contaba con un solo valor lo cual hace imposible un análisis, a su vez no se consideró el resultados de esta muestra ya que no se puede discutir la veracidad de este valor con un solo resultado.
X)
CONCLUSIONES
XI)
Se utilizó una celda de cuarzo debido que este material absorbe energía por debajo de 210 nm. Se halló que la longitud de onda de máxima absorbancia fue 214 nm acorde a lo indicado en la referencia teórica Se concluye que tres de los cuatro tipos de agua mineral (“Cielo”, “San Mateo” y “San Luis”) se encuentran dentro del límite máximo permisible de NO3 en agua apta para el consumo humano.
RECOMENDACIONES
Se recomienda agitar vigorosamente los patrones y las muestras antes de cada lectura de absorbancia con el fin de que el equipo lea correctamente el valor de absorbancia.
No se debe tocar con los dedos las paredes de las celdas por donde debe pasar la luz, pues las huellas dactilares dispersan y absorben la luz, a su vez se debe limpiar o secar las celdas con un pañuelo desechable (papel tissue). Se recomienda limpiar bien las celdas entre cada medición de absorbancia en las muestras, con el fin de no alterar la composición de las mismas
XII)
BIBLIOGRAFIA
AMERICAN PUPLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 18th Edition. Washington, APHA, 1992. pp 4-87-4-88.
http://www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPND08/datapoints_spnd08.html http://www.minsa.gob.pe/webftp.asp?ruta=normaslegales/2010/DS031-2010-SA.pdf en el peru
http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq3rev/es/ oms
XIII)
ANEXOS
