RESUMEN Antecedentes: La absortividad molar es la característica de una sustancia que nos dice cuanta luz absorbe a una longitud de onda determinada. La ley de Beer se cumple mejor cuando la absorbancia es casi constante a lo largo de la banda escogida de longitudes de onda. Objetivo: Se pretende determinar con un espectrofotómetro, la longitud de onda a la cual una sustancia posee su absorbancia máxima, y determinar la concentración de una solución con concentración desconocida por medio de la Ley de Beer. Diseño: se determinó la longitud de onda a la cual la absorbancia del KMnO 4 1x10-4 M es máxima, y a esa longitud se midió la absorbancia de soluciones de KMnO 4 a diferentes concentraciones, utilizando agua destilada como blanco. Con los resultados obtenidos se creó una curva de calibración Absorbancia vrs. Concentración (M), y se determinó la ecuación de la recta de la curva de calibración. Por último se midió la absorbancia de una muestra con concentración desconocida. Resultados: Se determinó que la absorbancia máxima del KMnO 4 1x10-4 M se encontraba a una longitud de onda de 520 nm. Y con esta misma longitud de onda se midió que la absorbancia del KMnO 4 5x10-4 M es 1.312, KMnO 4 2x10-4 M es 0.426, KMnO4 1x10-4 M es 0.160, KMnO 4 5x10-5 M es 0.071, KMnO 4 2x10-5 M es 0.147, y KMnO 4 1x10-5 M es 0.045. Y la absorbancia de la solución problema fue de 0.109, su concentración de 4.94x10-5 M con 64.84% de error. Conclusiones: Se puede concluir que la concentración de la solución problema, según las absorbancias determinadas, se encuentra entre 2x10 -5 M y 5x10-5 M, y efectivamente fue 4.94x10-5 M con 64.84% de error. Que la absorbancia máxima del KMnO4 1x10-4 M se encuentra en una longitud de onda muy cercana a 520 nm, pues como se midió de cada 20nm, no se puede asegurar que sea 520 nm exactos.
PALABRAS CLAVE Espectrofotometría, ley de Beer-Lambert, absorbancia, transmitancia.
INTRODUCCIÓN La Ley de Beer declara que la cantidad de luz absorbida por un cuerpo depende de la concentración en la solución. (1) En la Ley de Lambert se dice que la cantidad de luz absorbida por un objeto depende de la distancia recorrida por la luz. (1) La absorbancia de una especie en solución homogénea es directamente proporcional a su actividad óptica, longitud del paso óptico y su concentración. La ley de Beer-Lambert
relaciona la absorción de luz con las propiedades del material atravesado. (1) A = abc La transmitancia es la cantidad de energía que atraviesa un cuerpo en determinada cantidad de tiempo. (1) La espectrofotometría es el método de análisis óptico más usado en las investigaciones químicas y biológicas. El espectrofotómetro es un instrumento que permite comparar la radiación absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad
desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia. (2) La espectrofotometría es utilizada para determinar la cantidad de concentración en una solución de algún compuesto, determinar las estructuras de diversas moléculas, identificar unidades estructurales específicas ya que estas tienen distintos tipos de absorbancia. (2) Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. La longitud de una onda es el período espacial de la misma, es decir, la distancia a la que se repite la forma de la onda. (2) El objetivo de la práctica fue determinar con un espectrofotómetro, la longitud de onda a la cual una sustancia posee su absorbancia máxima, y determinar la concentración de una solución con concentración desconocida por medio de la Ley de Beer. (3)
2x10-4 M, 1x10-4 M, 2x10-5 M, 5x10-5 M y 1x10-5 M, utilizando como blanco el agua destilada. así se creó una curva de calibración Absorbancia vrs. Concentración (M), y se determinó la ecuación de la recta.
3. Medición
de la muestra con concentración desconocida Se midió la absorbancia de la muestra problema, y se calculó su concentración utilizando la ecuación de la recta y mediante la interpolación del valor de absorbancia.
CÁLCULOS 1. Porcentaje de error Se calculó el porcentaje de error de longitud de onda para la máxima absorbancia de la solución de KMnO4 1x10-4 M. %E = 525 – 520 *100 525 %E = 0.95 % →
→
2. Concentración
de
la
solución
problema Se calculó la concentración a la cual se encontraba la solución problema mediante la ecuación de la recta obtenida en la curva de calibración. y = 2584.2x – 0.0188 x = 0.109nm + 0.0188 2584.2 x = 4.94x10-5 M → →
MATERIALES Y MÉTODOS 1. Determinación del espectro de absorción Se midió la absorbancia del KMnO4 1x10-4 M cada 20 nm desde 400 hasta 600 nm. Así se determinó la longitud de onda en la que su absorbancia era máxima.
2. Obtención
de
la
curva
de
calibración Se midió la absorbancia de las soluciones de KMnO4 5x10-4 M,
→
3. Porcentaje de error Se calculó el porcentaje de error de la concentración obtenida para la solución problema. %E= 3x10 5 – 4.94x10-5 *100 3x10-5 %E = 64.84 % →
→
RESULTADOS
DISCUSIÓN
Cuadro No. 1 “Longitud de onda de l a absorbancia máxima del KMnO 4 1x10-4 M”. Se midió la absorbancia de la solución indicada a la cual la absorbancia era máxima, comparándola con el valor teórico y encontrando su porcentaje de error.
El objetivo de la práctica fue determinar con un espectrofotómetro, la longitud de onda a la cual una sustancia posee su absorbancia máxima, y determinar la concentración de una solución con concentración desconocida por medio de la Ley de Beer.
Longitud de onda Experimental
Longitud de onda Teórica
% de Error
520
525
0.95
Cuadro No. 2 “Absorbancia y concentración de la solución problema”. Se midió la absorbancia a la cual se encontraba una solución de KMnO4 con concentración desconocida, y por medio de la ecuación de la recta se obtuvo su concentración. El valor teórico de la concentración de la solución problema es de 3x10-5 M.
Absorbancia
Concentración (M)
% de Error
0.109
4.94x10-5
64.84
Gráfica No. 1 “Absorbancia vrs. Concentración de las soluciones a diferentes concentraciones de KmNO4”. Se graficó la curva de calibración se las soluciones a diversas concentración, con su absorbancia respectiva. Curva de Calibración del KmNO4 1.4 1.2
y = 2584.2x - 0.0188 R2 = 0.9854
a 1 i c n a 0.8 b r o0.6 s b A0.4
0.2 0 0.E+00
1.E-04
2.E-04
3.E-04
Concentración (M)
4.E-04
5.E-04
Al medir las absorbancias de una solución de KMnO4 1x10-4 M, se determinó que la absorbancia máxima sucede a una longitud de onda de 520 nm. Pero al comparar esta absorbancia con la teórica, 525 nm, se puede decir que es una aproximación muy cercana. Pues las absorbancias se midieron cada 20 nm desde 400 hasta 600 nm, y por lo mismo no se pudo haber medido a una longitud de onda entre los 520 y los 540 nm. Por esto se considera que fue una medición muy acertada, como se puede apreciar en el cuadro No. 1. A la longitud de onda de 520 nm, se midió la absorbancia de las soluciones de KMnO4 a diferentes concentraciones. Así se obtuvo que la absorbancia del KMnO4 5x10-4 M es 1.312, KMnO4 2x10-4 M es 0.426, KMnO 4 1x10-4 M es 0.160, KMnO 4 5x10-5 M es 0.071, KMnO4 2x10-5 M es 0.147, y KMnO 4 1x10-5 M es 0.045. En la gráfica No. 1 se puede observar que la curva de titulación es congruente, ya que a mayor concentración, mayor absorbancia. Para la identificación de la absorbancia de la muestra problema, ésta se midió a una longitud de onda de 520 nm, como para las mediciones anteriores. Su absorbancia fue de 0.109, por lo que se concluyó una hipótesis que indicaba que su 6.E-04 concentración debía permanecer dentro del rango de 2x10 -5 M y 5x10-5 M.
Luego, por medio de la ecuación de la recta se obtuvo la concentración de dicha solución, la cual fue 4.94x10 -5M, con un porcentaje de error del 64.84%, como se muestra en el cuadro No. 2. Al terminar la práctica, se indicó que la concentración de dicha solución problema era de 3x10 -5 M, por lo que se validó la hipótesis realizada previamente. Las fuentes de error producidas a lo largo del experimento fueron el hecho de no haber calibrado correctamente el equipo de espectrofotometría, no haber utilizado el blanco antes de
cada medición, y no haber preparado las soluciones a las concentraciones adecuadas. Por ello, se puede concluir que la longitud de onda más adecuada para medir las absorbancias es de 520 nm, siempre y cuando se deba utilizar un múltiplo de 20. Que la absorbancia determinada para la solución problema coincide con su concentración. Y que curva de calibración tiene congruencia entre las absorbancias medidas y las concentraciones de dichas soluciones.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. McKee, T. 2003. “Bioquímica: la base molecular de la vida” , 1era edición. McGraw-Hill. 2. Lehninger. 2008. “Principios de la Bioquímica”, 4ta ed. W.H. Freeman and Co, New York. 3. Skoog, D.A.; West, D.; Holler, F.; Crouch, S. 2005. “Fundamentos de la Química Analítica”, 8ta edición. Mc Graw-Hill, México.
