Reporte práctica Luminiscencia e IR.docx

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO FACULTAD DE QUÍMICA

Laboratorio integral de básicas

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Nombre de la práctica: Caracterización de muestras por IR y Práctica 10

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Fecha:23/09/16

Fecha: 0710/16

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Contenido I. INTRODUCCIÓN

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II. CONOCIMIENTOS PREVIOS III. OBJETIVO IV. METODOLOGÍA IV. 1. Material y equipo. IV. 2. Reactivos y soluciones. IV. 3. Requerimientos de seguridad IV.4. Disposición de residuos IV. 5. Procedimiento. IV. 6. Diseño experimental (si lo hay) V. RESULTADOS. V.1 Cálculos VI. DISCUSIÓN. VII. CONCLUSIONES. VIII. BIBLIOGRAFÍA

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I.INTRODUCCIÓN. La fluorescencia consiste en la absorción molecular de un fotón. Un compuesto que presenta fluorescencia nativa es el sulfato de quinina, que se encuentra presente en el agua tónica envasada, de modo que su contenido puede ser determinado por espectrofluorimetría. Se obtuvieron las longitudes de onda óptimas de emisión y excitación de la quinina en luminiscencia, y algunas características del método como límite de detección y cuantificación. El espectro en IR nos permitió analizar la estructura de la molécula de la quinina.

II. CONOCIMIENTOS PREVIOS. La emisión de luz no es una propiedad exclusiva de los átomos. Cualquier sistema, en el cual se promuevan electrones a niveles de mayor energía que el correspondiente al estado fundamental, puede producir luz cuando la desexcitación va acompañado de la emisión de fotones. En general, en todos los sistemas, la transición de un electrón de un estado excitado al fundamental con emisión de fotones se denomina luminiscencia. (Aldabe,2004). Existen tres tipos de métodos ópticos relacionados con la luminiscencia molecular, llamados fluorescencia, fosforescencia y quimioluminiscencia. La fluorescencia y fosforescencia se parecen en que la excitación se consigue mediante la absorción de fotones. La fluorescencia se diferencia de la fosforescencia en que las transiciones electrónicas responsables de la fluorescencia no conllevan un cambio en el espín del electrón. Las emisiones de fosforescencia están acompañadas por un cambio en el espín del electrón. La quimioluminiscencia, se basa en el espectro de emisión de una especie excitada que se forma en el curso de una reacción química. (Skoog,2008). 2



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La medida de la intensidad de fotoluminiscencia o de quimioluminiscencia permite la determinación cuantitativa de un conjunto de especies inorgánicas y orgánicas . Normalmente, el tiempo de vida media de una especie excitada es breve porque hay diversas formas en las cuales un átomo o una molécula excitada liberan su exceso de energía y se relajan a su estado fundamental. Dos de las más importantes de estos mecanismos son la relajación (desactivación) no radiante y la relajación fluorescente. También puede ocurrir el relajamiento no radiante entre el nivel vibracional inferior de un estado electrónico excitado y el nivel vibracional superior de otro estado electrónico. Este tipo de relajación llamado algunas veces conversión interna. (Rubinson,2001). El término conversión interna describe los procesos intermoleculares por los cuales la molécula pasa a un estado electrónico de más baja energía sin emisión de radiación. La conversión interna parece ser particularmente eficaz cuando dos niveles de energía electrónicos están los suficientemente próximos como para que haya un solapamiento de los niveles de energía vibracional. (Skoog,2008). El término de espectrometría infrarroja designa normalmente el estudio de la absorción de la radiación de longitudes de onda comprendidas entre 1 y 1000 micras. Este intervalo se acostumbra a dividir en tres regiones: “infrarrojo próximo” (12 500 a 4000 cm-1), “infrarrojo medio” (4000 a 200 cm-1) y el “infrarrojo lejano” (200 a 10 cm-1). La radiación en el infrarrojo no es lo suficientemente energética en comparación la radiación ultravioleta y visible, de acuerdo al espectro electromagnético, donde a mayor longitud de onda, menor energía. Para absorber en el infrarrojo , la molécula debe sufrir un cambio neto en el momento dipolar como consecuencia de la vibración. Si la frecuencia de la radiación coincide exactamente con la frecuencia de vibración natural de la molécula, tiene lugar una transferencia neta de energía que origina un cambio en la amplitud de la vibración de la molecular; teniendo como consecuencia la absorción de radiación. (Rubinson,2001). 3



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La espectrometría de absorción y reflexión en el infrarrojo medio es la principal herramienta para la determinación estructural de especies orgánicas y bioquímicas. (Skoog,2008).

III.OBJETIVO Comparar y analizar especies químicamente activas en IR y Luminiscencia.

IV. METODOLOGÍA IV. 1. Material y equipo. ● Matraz aforado de 100 mL ● Celdas ● Micropipetas ● Espectrofotómetro de luminiscencia PE (LS-PE). ● Espectrofotómetro de infrarrojo marca Pe rkin Elmer (FTIR-PE)

IV. 2. Reactivos y soluciones. ● Sulfato de quinina ● H2SO4 al 10%. ● Diferentes marcas de agua tónica o agua quinina

IV. 3. Requerimientos de seguridad Usar bata blanca de manga larga de algodón cerrada, zapato cerrado de piel o de seguridad, lentes de seguridad, guantes de látex y mascarilla.

IV.4. Disposición de residuos

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Todas las soluciones generadas durante los procedimientos, tanto acuosos como orgánicos, se mezclan en un recipiente reservado para ello.

IV. 5. Procedimiento. 1. Curva de calibración de sulfato de quinina en espectrofluorometría La curva de calibración se preparó en el laboratorio con sulfato de quinina en concentraciones de 0, 4, 8, 12, 16 y 20 mg L-1 con 3 gotas de solución de H2SO4 al 10%. Las muestras fueron sonificadas para quitar el exceso de gas que pudieron contener. -1

Se hizo un pre-scan del estándar de 20 mg L que es el más concentrado, en el equipo de fluorescencia LS-PE determinando las longitudes de onda de trabajo usando un intervalo de +/- 100 a partir de la emisión máxima.

Longitud de onda (nm)

Intensidad

Excitación

250.5

317.019

Emisión

447.1

556.642

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Fig 1. Espectro de emisiòn obtenido en el espectrofotómetro de luminiscencia a partir del pre-scan.

Se colocó cada solución en celdas de cuarzo, las cuales fueron introducidas al espectrofotómetro, se seleccionó “Concentration” en la pestaña “Aplication” después “Stup parameters”,luego de esto se procedió a se medir la intensidad de cada una de las muestras. Se colocaron de nuevo cada uno de las soluciones, del blanco a la más concentrada, se seleccionó “Aplication”, seguido por “References” y por último “Curva de calibración”.

2. Caracterización en IR Se prendió el instrumento de Infrarrojo con Transformada de Fourier marca Pelkin Elmer dos horas antes de su uso. Se colocó el anillo de plástico sobre la plataforma y 6



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se colocó una porción de solución madre de quinina, se seleccionó “Sample” en la pestaña “Setup” seguido por “Instrument”, se nombró la muestra y se guardó, Se inició en “Start” y después seleccionando “Scan” para obtener el espectro. Se limpió el anillo y la plataforma con etanol. Se colocó de nuevo el anillo y se vertió un poco de agua acidulada, se seleccionó “Setup”, seguido por “Instrument” y por último “Sample” y se cambió el nombre, se obtuvo el espectro.

V. RESULTADOS Los valores obtenidos para la curva de concentración en el equipo de fluorescencia fueron los siguientes:

Concentración (mg/L)

Intensidad

0

0.179

4

217.477

8

402.150

12

497.922

16 20

539.365 555.354

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Fig 2. Curva de calibración quinina.

Los resultados para las muestras fueron las siguientes:

Muestra

Descripción

Intensidad

Concentración (mg/L)

1

Canadian Dry

43.024

1.287

2

Schweppes sesión 1

517.758

10.197

3

Garci Crespo

45.297

1.338

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Fig 3. Espectro IR de la quinina.

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VI. DISCUSIÓN. La intensidad de la fluorescencia es importante porque es proporcional a la concentración de la quinina en el agua tónica. La concentración de la quinina, se obtiene a partir de la muestra aplicando un estímulo en la forma de energía electromagnética mediante un rayo láser. La radiación interactúa con las moléculas de quinina que están en el agua tónica, con lo cual se produce una emisión de fluorescencia en una región de 450 nm, observándose en la celda de cuarzo al emitir un color azul, tal y como está marcado en el rango visible del espectro electromagnético. La quinina posee dos bandas de excitación analíticamente útiles, una centrada en 250 nm y la otra en 350 nm. (Skoog, 2008). Tal y como se reporta en la bibliografía, en el laboratorio pudimos determinar la primera banda de excitación de 250 nm. En los procesos de desactivación de algunas moléculas interfieren ciertos fenómenos, uno de ellos es la conversión interna la cual es un cruce entre dos estados de la misma multiplicidad (sencillo-sencillo o triple-triple). Esto es porque dos niveles de energía electrónicos están lo suficientemente próximos como para que haya traslape de los niveles de energía vibracional. (Skoog, 2008). En este tipo de conversión, la excitación producida por la banda de radiación 2 o sea la de 350 nm, produce casi siempre una banda de fluorescencia centrada en una longitud de onda 3 .

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Sin importar qué longitud de onda se utilice para excitar la molécula, la longitud de onda del máximo de emisión es 450 nm. (Skoog,2008). En el laboratorio la longitud de onda en emisión fue de 447.1 nm un valor no muy alejado del ya reportado.

VII. CONCLUSIONES. VIII. BIBLIOGRAFÍA Aldabe S. Química 2: química en acción. 1a ed. Editorial Colihue. Buenos Aires, Argentina. 2004 ta

Skoog, D.A., Holler, F.J., Nieman, T.A. Principios de Análisis Instrumental. 6 ed. Editorial Cengage Learning. 2008 Rubinson K.A..Análisis Instrumental. Editorial Prentice Hall. Madrid, España. 2001

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