REPORTE/ INFORME DE LABORATORIO
UCE-FAC.CCQQ LABORATORIO DE Q.A. INSTRUMENTAL I
CÓDIGO: IIL-LAB-01 Versión: 00 Fecha de vigencia: Marzo 2015 Página 1 de 1
REPORTE/ INFORME DE LABORATORIO LABORATORIO Nota
Laboratorio. 50% Informe. 50% TOTAL
Número: 6 Título: FOTOCOLORIMETRIA FOTOCOLORIMETRIA Fecha: 2017/05/30 Integrantes: Abalco T. Cevallos K. Falconi N. Hermosa P. Rocha P.
Grupo: 2 Día: Martes Hora: 17h00-19h00
1. RESUMEN El estudio de la fotocolorimetría se basó en el implemento del del espectrofotómetro que consta de una fuente de luz artificial y un monocromador separando exclusivamente luz de una sola longitud de onda referente a la medida a realizar, en una celda de acrílico en la cual se coloca la solución a medir, usando así para el análisis químico se llevó a cabo la técnica de fotocolorimetría basada en la medida de la absorción de radiación en la zona visible por sustancias coloreadas coloreadas como el KMnO 4 que tiene una coloración violeta. Se determinó las concentraciones de las soluciones estándar preparadas siendo así para: (Estándar 0= 0.0 ppm KMnO 4, Estándar 1 = 3,79 ppm KMnO 4, Estándar 2= 7,59 ppm KMnO4, Estándar 3= 11,38 ppm KMnO 4, Estándar 4= 15,17 ppm KMnO 4.), se estableció que la longitud de onda de máxima absorbancia para el KMnO 4 en solución se presentó a 530 nm. También se realizó el análisis del contenido porcentual de Mn obteniéndose 4,062 % Mn en 0,1 gramos de suelo.
Palabras clave: Permanganato de potasio, solución estándar, absortividad molar, absortividad específica, absorbancia, transmitancia, agua estabilizante ABSTRACT The study of the photocolorimetry was based on the implementation of the spectrophotometer consisting of an artificial light source and a monochromator separating exclusively light of a single wavelength referring to the measurement to be made, in an acrylic cell in which the Solution to be measured, using for the chemical analysis the technique of photocolorimetry was carried out based on the measurement of the absorption of radiation in the visible zone by colored substances like the KMnO4 that has a violet coloration. The concentrations of the standard solutions prepared were determined for: (Standard 0 = 0.0 ppm KMnO 4, Standard Standard 1 = 3,79 ppm KMnO4,
Standard 2 = 7,59 KMnO 4, Standard 3 = 11,38 ppm KMnO 4, Standard 4 = 15,17 ppm KMnO4. ). It was established that the wavelength of maximum absorbance for KMnO4 in solution was presented at 530 nm. Also the analysis of the percentage content of Mn was 4,062 % Mn obtained in 0,1 gr of soil.
Key words: Potassium permanganate, standard solution, molar absorptivity, specific absorbance, absorbance, transmittance, stabilizing water. 2. INTRODUCCIÓN 3. OBJETIVOS 4. MATERIALES Y MÉTODO Método: 5. RESULTADOS Tabla 6-1 Preparación de los estándares de trabajo
Estándares ml. KMnO4 0,001N ml. H2O estabilizante 0 0 50 1 6 44 2 12 38 3 18 32 4 24 26 Tabla 6-2 Valores de absorbancia y transmitancia para los estándares y muestra a diferentes longitudes de onda
St.
A530
T 530
Espectrofotómetro
0 1 2 3 4 M
0 0,039 0,087 0,173 0,218 0,165
95,5 91,3 81,8 67,1 60,5 68,4
A620
T 620
Espectrofotómetro
0 0,002 0,005 0,082 0,059 0,053
100,5 99,7 98,4 87,3 82,8 88,5
Absorbancia vs Concentración (530 nm) 0.25
y = 2375x - 0.0106 R² = 0.982
0.2 a i c n a b r o s b A
0.15 0.1 0.05
0 0.00E+00 -0.05
2.00E-05
4.00E-05 6.00E-05 8.00E-05 Concentración (mol/L)
1.00E-04
1.20E-04
Gráfico 1. Absorbancia en función de las concentraciones de los estándares a 530 nm .
Cálculo de concentración de la muestra
= 2375 0,0106 =
0,165 + 0,0106 2375
= 7,393710− /
Absorbancia vs Concentración (530nm y 620 nm) 0.25 0.2 a i c n 0.15 a b r o s 0.1 b A
530 nm 620 nm
0.05 0 0
0.00002
0.00004
0.00006
0.00008
0.0001
0.00012
Concentración (mol/L)
Gráfico 2. Absorbancia en función de la concentración de los estándares para 530 y 620 nm.
%T vs Concentración (530 nm) 120 100 80 60 40 20 0 0.00E+00
2.00E-05
4.00E-05
6.00E-05
8.00E-05
1.00E-04
Gráfico 3. %Transmitancia en función de la concentración de los estándares a 530 nm.
Tabla 6-3 Valores de absorbancia y transmitancia para el estándar a diferentes longitudes de onda
nm 420 470
Estándar 3 %T 76,6 77,5
A 0,115 0,111
1.20E-04
530 620 670
67,1 82,8 83,6
0,173 0,082 0,078
Absorbancia vs Longitud de onda 0.2 0.15
a i c n a b r o s b A
0.1
0.05 0 0
100
200
300
400
500
600
700
800
Longitud de onda (nm)
Gráfico 4. Absorbancia en función de diferentes longitudes de onda a la concentración del estándar 3.
Absortividad molar
Càlculo del coeficiente de absortividad molar
Para el estándar 3
(
() =
0,001
)=
() ( ) ∗ ()
158,03 ∗ 0,018 = 5,6910− 5
5,6910− ó = = 7,2010− 158,034 ∗ 0,05 = ∗ ∗ =
∗
=
0,115 1 ∗ 7,2010 −/
= 1,610
∗
Tabla 6-4 Cálculo del coeficiente de absortividad molar y absortividad específica a cada longitud de onda
Estándar Absortividad molar 3
Absortividad específica
(nm)
(mol-1.L.cm-1)
(mg-1.L.cm-1)
420 470 530 620 660
1,60E+03 1,54E+03 2,40E+03 1,14E+03 1,08E+03
0,0101 0,0098 0,0152 0,0072 0,0069
Absorbancia
0,115 0,111 ‘0,173
0,082 0,078
Tabla 6-5 Cálculo de absortividad a una longitud de onda de 535nm (o la más cercana) Σ(535nm)
Absorbancia
Absortividad Molar 0 1,42E+03 1,67E+03 2,31E+03 2,11E+03
0 0,034 0,080 0,166 0,203
St.
0 1 2 3 4 Concentración de los estándares:
Tabla 6-6 Cálculo de la concentración de los estándares
Estándar
g Mn/ml
0
0
1 2 3 4
1,3185 2,6370 3,9555 5,2740
g ppm Mn KMnO 4 /ml
0 3,7928 7,5856 11,3784 15,1713
0 1,3185 2,6370 3,9555 5,2740
ppm KMnO 4
ppm MnO 2
0
0
3,7928 7,5856 11,3784 15,1713
2,0865 4,1730 6,2594 8,3459
Concentración de Mn en el suelo, expresado:
a.
Como % de Mn y ppm de Mn, ppm de KMnO4, ppm MnO2 7,393710 −
∗
1
54,938
= 4,06210− /
1 1 4,06210− % = 100 = 4,062 % 0,1
7,393710 − 7,393710
1
∗
54,938
1
∗
∗
1000
= 4,0619 1 1 1 158,034 1000 ∗ ∗ = 11,685 1 1
−
7,393710 −
b.
1
∗
86,9368 1
∗
1000 1
= 6,428
En meq de Mn /100g de suelo. 4,06199 54,938 / 4 = = 2,29610− /100 100 100
c.
Suponiendo una capa arable de 15cm de espesor y la densidad del suelo = 2,65 g/cm3; expresar en Kg. de Mn por hectárea de suelo. 2,65
∗ 15 = 39,75
∗
(100)
1 = 3975000 /
∗
10000 1
Tabla 6-7 Cálculo de la concentración de Mn en la muestra
CONCENTRACIÓN
ESPECTROFOT METRO
Mn (%)
4,062
Mn (ppm)
4,062
KMnO4 (ppm)
11,685
MnO2 (ppm)
6,428
Mn (meq/100g suelo) Mn (Kg/Ha suelo)
2,29610− 3975000
Cálculo Estadístico
Promedio
x
Desviación estándar % Mn 3 n-1
n
1
Tabla 6-8 Tratamiento estadístico
Grupo
% Mn
1
x
2
x
1
2
Espectrofotómetro
∗
1 1000
3
x
4
x
3
4
Promedio
x
Desviación estándar Resultado
n
x
1
2 n 1
6. DISCUSIONES 7. CONCLUSIONES 8. BIBLIOGRAFÍA Arderiu, F. (1998). Bioquimica Clinica y Patologia Molecular (Segunda ed., Vol. I). Barcelona: Reverte S.A. Pág: 183 Olsen, E. (1990). Métodos Ópticos de Análisis. Barcelona: Reverte S.A. Skoog, D., & West, D. (2002). Introduccion a la Química Analítica. Barcelona: Reverte S.A. Pág:519 Skoog, D., West, D., Holler, J., & Crouch, S. (2005). Fundamentos de Química Analítica (Octava ed.). Mexico D.F.: International Thomson Editores S.A. Pág: 1114 y 1127 9. ANEXOS
CONSULTA Fundamento de la absorción molecular de la radiación electromagnética ¿por qué las sustancias presentan coloración? La espectrometría de absorción molecular UV-visible es la técnica más empleada en el laboratorio clínico para medir la concentración de sustancias, la concentración de masa. Un sistema es un conjunto de partículas materiales (átomos y moléculas) relacionadas entre sí, capaces de interaccionar con la radiación electromagnética. Esta interacción puede ser de diferentes tipos: absorción, emisión y difracción, entre otros. Todos ellos pueden utilizarse para el análisis de los sistemas mediante la cuantificación de la energía electromagnética que las partículas materiales absorben, emiten o difractan. (Arderiu, 1998)
El color es la interpretación que nuestro cerebro le da a los fotones de luz de diferente longitud de onda el color no es una propiedad de las ondas electromagnéticas. Las moléculas de muchas sustancias presentan colores porque contienen electrones que, para empezar tienen una energía particularmente baja, y que son, por lo tanto susceptibles de absorber energía
Definición de Absorbancia y Transmitancia Absorbancia, A: Logaritmo
del cociente de la potencia inicial Po de un haz de
radiación y la potencia P del rayo después de atravesar un medio absorbente. A=log(Po/P) (Skoog, West, Holler, & Crouch, 2005) Transmitancia, T: Proporción entre la potencia P de un haz de radiación después que ha atravesado un medio absorbente y su potencia inicial, Po; se duele expresar como porcentaje: %T=(P/Po)*100% (Skoog, West, Holler, & Crouch, 2005)
Diseño y funcionamiento del colorímetro de Duboscq, fotómetro de filtro. El colorímetro Duboscq se basa comparar la solución problema con una solución patrón, para ellos se colocan las dos soluciones en tubos de fondo plano iluminados por su base, el espesor de solución atravesado por la luz se ajusta por medio de émbolos transparentes que se pueden desplazar verticalmente en el interior de las soluciones. Una vez se ha conseguido igualar visualmente la intensidad de color de las dos luciones se miden las longitudes de solución atravesadas, y suponiendo que es aplicable la ley de BEER, se procede al cálculo de la concentración según: =
∈ =∈ =
(Donde “x” se refiere al problema y “y” al patrón).y se halla equipado con un sistema óptico que permite comparar en un solo ocular los dos haces luminosos que atraviesan ambas soluciones. (Skoog & West, 2002)
A. B. C. D. E. F. G. H. I. 1.
Punto de vista Lente de contacto Coilectivo Vidrio de protección Bi-prisma Prismas rhomboides Émbolos Tazas Espejo Porción de haz original que llega a los o os
Diagrama Colorímetro Duboscq, (ByL Duboscq
Métodos de medición de la absorción de la radiación: Colorimeter Instruction Manual, 1946; Pág.:4 )
Método de las series patrón
Es necesario preparar una curva de calibrado a partir de una serie de soluciones patrón. Estas soluciones patrón tienen que contener concentraciones diversas de la especie a determinar, cubriendo un campo razonable amplio de las mismas, y, por lo demás tienen que poseer una composición global aproximada a la de la solución problema. Raras veces,
o nunca, es completamente seguro el admitir el cumplimiento exacto de la ley de Beer, y, en consecuencia emplear una única solución patrón para determinar la absortividad molar. (Skoog & West, 2002)
Método de compensación
Casi todos los fotómetros de filtro de doble haz utilizan como sistema de medida el de compensación. Este método se basa la comparación entre una solución muestra desconocida que debe contener el reactivo a analizar, la cual se coloca un tubo de base transparente. Luego una solución patrón de la misma sustancia con el color de igual modo, se coloca en un segundo tubo. El espesor de la disolución patrón se fija en un valor conveniente y la de la disolución desconocida se varia hasta que la luz situada bajo los tubos se logre observar, mirando desde arriba con una idéntica intensidad. Al ser la misma sustancia (reactivo) la que está presente en ambos tubos de la solución patrón y muestra, la absortividad molar es la misma para ambas. Las transmitancias observadas son idénticas, porque existe el mismo número de partículas absorbentes en el campo óptico. Conociendo la concentración de la solución patrón podemos calcular la concentración de la muestra. (Olsen, 1990)
