ESCUELA DE QUIMICA. FACULTAD DE TECNOLOGIA. TECNOLOGIA QUIMICA.
LABORATORIO ANALISIS INSTRUMENTAL 1.
INFORME FOTOMETRIA.
PRESENTADO POR: Juan David Alzate Ramirez Claudia Marcela Ospina Franco.
PRESENTADO A: Maribel Montoya.
FECHA DE ENTREGA: 27 de Febrero del 2012.
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA. INTRODUCCION La fotometría de absorción se refiere al estudio de la absorción de las radiaciones electromagnéticas por las sustancias: el fenómeno en si, el comportamiento de las radiaciones como corpúsculos o partículas, el equipo utilizado, las relaciones, ley o ecuaciones que se han establecido, las aplicaciones analíticas y limitaciones. Cuando la materia (moléculas o atomos) se excita adecuadamente mediante radiación, calor, electricidad u otras formas de energía, puede emitir radiaciones. Si excitamos un material, tendremos un foco o fuente de radiación cuyas frecuencias serán altas o bajas, y de una variedad de frecuencia mas o menos amplia dependiendo del material y del grado de excitación a el que se les someta En el fenómeno de absorción si una radiación proviene de una fuente o foco incide sobre otra sustancia, y su energía cuántica es exactamente la necesaria para que se produzca una excitación en alguno de los niveles energéticos permitidos de la sustancia, la radiación podrá ser absorbida produciendo la excitación correspondiente. Cuando la radiación pasa a traves de una capa de un solido , un liquido o un gas, ciertas frecuencias pueden eliminarse selectivamente por absorcion, un proceso en el que la energía radiante se transfiere a los atomos, iones o moléculas constitutivas de la muestra. La absorción promueve a estas partículas desde su estado normal a temperatura ambiente, o estado fundamental, a uno o varios estados excitados de energía mas elevada Según la teoría cuántica los atomos, iones o moléculas solo tienen un numero limitado de niveles de energía discretos y, por tanto, para que produzca la absorción de la radiación, la energía de los fotones excitadores deben coincidir exactamente con la diferencia de energía entre el estado fundamental y uno de los estado excitados de las especies absorbentes. Estas diferencias de energía son características para cada especie, el estudio de las frecuencias de radiación absorbida proporciona un medio de caracterizar a los constituyentes de una muestra de materia denominado espectro de absorción que puede ser atomico o molecular, los cuales presentan diferencias fundamentales si corresponden a atomos de un elemento o moléculas de un compuesto, o para el caso de las
moléculas si han sido registrados en diferentes regiones del espectro electromagnético. El equipo utilizado a lo largo de la practica fue el espectrofotómetro el cual es una forma de espectrómetro que contiene un dispositivo fotoeléctrico para cuantificar la potencia de radiación, capaz de seleccionar y medir la intensidad de las radiaciones de diferentes longitudes de onda contenidas en un espectro, dentro el rango para el cual ha sido diseñado. Generalmente permiten registrar graficas o espectros; existen diseños para el ultravioleta, el visible, para el ultravioleta y el visible, y para las regiones del infrrarojo cercano, el infrarrojo fundamental o medio y el infrarrojo lejano. USOS CUALITATIVOS Y CUANTITATIVOS DE LA TECNICA FOTOMETRICA Usos cualitativos: el espectro en el ultravioleta a diferencia del espectro en el infrarrojo, se origina por excitación electrónica de la molecula con la luz irradiante. La consecuencia importante de este hecho, desde el punto de vista quimico interesado en estructuras, esque los espectros en la región ultravioleta señalan la presencia de insaturaciones en la molecula absorbente. Esto se debe a que; con pocas excepciones, solo las moléculas que contienen enlaces multiples tienen suficientes estados excitados estables para originar absorciones en el ultravioleta cercano; por lo tanto cada molecula va a generar un espectro característico. Usos cuantitativos: por medio de la técnica fotométrica se puede conocer la concentración de una muestra, aplicando la ley de Lambert Beer la cual dice que la absorbancia es igual a la absortividad molar, por la concentración, por el espesor de la celda ( A=εbc) de esta manera se puede despejar la concentración en la formula y asi hallar su valor. Hay equipos los cuales realizan una grafica de absorbancia Vs concentración RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS. CELDAS EQUIVALENTES. Cuando se usan varias celdas en un estudio o medición, deben ser todas estrictamente equivalentes, es decir, tener igual espesor, la misma transparencia. Las celdas equivalentes fueron seleccionadas a ʎ= 480 nm. Absorbancia equivalente de las 6 celdas seleccionadas: 0,048.
Análisis cualitativo. En una curva espectral o barrido de exploración cada sustancia presenta uno o varios máximos de absorción característicos. En la práctica se realizó un barrido espectral de la muestra problema 1 de la solución 7. Concentración de la solución estándar de la muestra problema: 15 g/ 1L. Anexo 1. Barrido espectral de la solución 7 , problema 1. Anexo 2. Barrido espectral del Naranja Maxilon en medio acuoso. Los máximos de absorción teóricos del naranja maxilon son: 1. ʎ= 409.0 nm; A=0,815. 2. ʎ= 517 nm; A=0,738. Los máximos de absorción experimentales del naranja maxilon fueron: 1. ʎ=408 nm; A= 0,693. 2. ʎ= 532 nm; A=0,401. A partir de la comparación del máximo de absorción del naranja maxilon teórico y los resultados experimentales se da una mayor cercanía a comparación con los demás compuestos teóricos. Estos máximos de absorción se dan porque cada sustancia absorbe más unas radiaciones que otras. (Castro E, 2003, 121).
Análisis cuantitativo. A partir de la solución estándar naranja maxilon se prepararon las siguientes concentraciones: 0.05, 0.08, 0.10 y 0.12. El blanco fotométrico utilizado fue agua destilada. celda
conc g/L
Abs 408.0 nm 0,667 1,066 1,423 1,732 2,122
1 0,05 2 0,08 3 0,1 4 0,12 5 0,15 muestra 0,053 0,698 problema Tabla 1. Patrones de naranja de maxilon y su respectiva absorbancia. Anexo 3. Curva de calibración de la concentración de naranja maxilon vs absorbancia. Concentración teórica de muestra problema (naranja maxilon): 0,85 M. Determinación fotométrica de manganeso en un Acero. Se determino Mn en aceros en forma de permanganato. El color del ion férrico se eliminó con acido fosfórico por formación del complejo fosfórico incoloro. El color debido a pequeña cantidad de cromo, vanadio, níquel y cobalto, se compensó haciendo que estos componentes formaran parte del blanco fotométrico. (Castro E, 2003, 133) La absorción máxima del permanganato de potasio se presenta a 526 nm, en la región amarilla verdosa del espectro visible.
Los gramos de KMnO4 al 99% de pureza que se requieren para preparar 250 mL de una solución, cuya concentración de Mn fuera de 100 mg/L= 72,6412 mg Masa de KMnO4 al 99% tomados realmente= 0,0773 g. Concentración en p.p.m (partes por millón) de Mn la solución estándar. Debido a que no se pesaron los 72, 6412 mg de KMnO 4 si no 0,0773 mg, fue necesaria realizar cálculos para hallar la verdadera concentración de Mn. p.p.m de Mn=
En este caso no se tubo la precaución de tomar en cuenta la pureza del KMnO 4 lo cual induce a errores en concentración del Mn. patrones a partir de 107,4883 mg/L de Mn concentración de dilución V de Mn 107 (ppm) ppm 20 4,65 mL. 15 3,5 mL. 10 2,3 mL. 5 1,2 mL. 2 0,46 mL. Tabla 2. Concentración de patrones de solución de Mn contra el volumen de solución de Mn 107,4882 ppm. Resultados: Abs a 526 nm 0,073 0,179 0,363 0,539 0,748
conc mg/L. 2 5 10 15 20
celda 1 2 3 4 5
Muestra problema. Tabla 3. Absorbancia de patrones de solución de Mn y el resultado de la muestra problema. 0,315
8,643
Anexo 4. Curva de calibración de la concentración Mn contra absorbancia.
Porcentaje de error: Concentración de Mn en acero teórico: 12,67 mg/L.
-
El porcentaje de error alto es debido a factores como la preparación del acero para su medición de absorbancia. No se tomo en cuenta la pureza del KMnO 4 para la preparación de los patrones.
Aplicación. DETERMINACION DE NITRITOS. Teoría. Los nitritos se emplean para la conservación de la carne y pescado. La acción antimicrobiana de los nitritos s debe al acido nitroso que desprende y a los óxidos que se forman a partir de él, los cuales se unen a los grupos amino del sistema de deshidrogenasa de la célula microbiana, produciendo una inhibición. PROCEDIMIENTO.
preparacion de la muestra.
Filtrar, tomando una alicuota del filtrado y llevar a un balon de 50 mL.
Adicionar 2,5 mL de sulfanilamida y mezclar. y adicionar 2,5 mL de NED y mezclar.
Pesar 5 g de muestra finamente triturada y transferir a un beaker de 50 mL.
Llevar a un baño de vapor durante doshoras, agitar ocasionalmente. Diluir a volumen con agua y mezclar.
Llevar a volumen y mezclar. Dejar en reposo 15 minutos.
Adicionar 40 mL de agua a 80°C y mezclar. Transferir a un balon de 500 mL.
adicionar al balon de 500 mL. agua destilada caliente hasta ajustar aproximadamente 300 mL.
Leer el % de transmitancia a 540 nm. Hacer el blanco empleando 45 mL de agua destilada, 2,5 mL de sulfanilamida y 2,5 mL de NED.
PREPARACION DE LA CURVA ESTANDAR.
CURVA ESTANDAR.
SOLUCIÓN ESTANDAR DE NITRITOS.
Solución Stock: se disolvió 0,5 g de NaNO2 en agua y se ajustó a 0,5 L.
Solucion de trabajo: se diluyó 5 mL de la solucion intermedia a 1 L de agua. Esta solución contenia 1 ʮg de NaNO3 por mL.
Solución intermedia: se diluyó 50 mL de la solucion stock a 0,5 L de agua.
Se adicionó 10, 20 ,30 y 40 mL de la solución de trabajo a balones volumetricos de 50 mL.
A cada uno de los balones se adicionó 2,5 mL de sulfanilamida, se mezcló, se adicionó 2,5 mL de NED.
Se leyó la transmiatancia a 54 0 nm.
conc ʮg/mL 0.7 0.6 [conc] = 92,30A + 0,092 0.5 0.4
conc ʮg/mL
0.3
Linear (conc ʮg/mL)
0.2 0.1 0 0
0.002
0.004
0.006
Grafica 5. Curva de calibración de concentración de nitritos vs absorbancia. celda
conc ʮg/mL 0,2 0,4 0,6 0,8
1 2 3 4 Muestra 2.0303 problema.
Abs 540.0 nm 0,001 0,004 0,005 -0,003 0,021
O S O
NH2
+
O
+
:N=O
NH2
O
HN
+
S
N NH2
N
NH2
NH2
HN
O +
S O
N NH2
+
N +
N
NH O S O
NH2
El producto obtenido es el compuesto que da la coloración naranja al solución que se le toma la absorción. A mayor concentración de nitritos mayor concentración este compuesto formado y así mayor la coloración naranja. La concentración de los patrones de nitritos son muy pequeñas, en comparación con el resultado obtenido en las salchichas ranchera, esto es coincidente con los reportes teóricos, ya que la concentración limite de nitritos en las carnes es de 200 mg/L. y los patrones tenían una concentración a escala de ʮg/L.
DESVIACIONES INSTRUMENTALES No monocromaticidad: la ley de Beer presupone que se trabaje con luz monocromática, pero al discutir el funcionamiento de los filtros y de los monocromadores se observa que estos dispositivos no proporcionan luz verdaderamente monocromática, sino que dan un ancho de banda mas o menos amplio según el diseño y la calidad Desviaciones químicas: se consideran las desviaciones de la ley de Beer debidas a cambios en la absortividad especifica por factores que afectan la química del sistema, en especial las variaciones no controladas de la concentración efectiva de la especie a analizar, debidas a equilibrios asimétricos.
Efecto de la temperatura: en términos generales la temperatura afecta poco la absortividad y es suficiente controlarla dentro de de un margen de 3 o 4°C. no obstante hay algunas excepciones, mas que todo con especies absorbentes en forma de complejo. El efecto es variable y puede ser de aumento o disminución de la absortividad. Efecto del solvente: aparecen variaciones en la absortividad de una especie según el solvente que se halle, debido a que las interacciones solvente-soluto dependen del carácter polar o no polar del solvente. Efectos de los equilibrios asimétricos: es indispensable conocer la química del sistema, porque si la especie a analizar esta involucrada en alguna reacción de equilibrio se deben tomar las medidas necesarias (de acuerdo con la ley de acción de masas) para evitar cambios en la concentración debido a alteraciones del equilibrio. Efecto del tiempo: es frecuente el cambio de la absortividad de una especie con el tiempo, bien por efecto del oxigeno del aire, por efecto de la luz, por inestabilidad de las especies, o debido a la cinetica de la reacción cuando para hacer un análisis se debe generar la especie absorbente.
CONCLUSIONES
La tecnica fotométrica es de suma importancia analíticamente ya que por medio de esta se puede identificar y cuantificar sustancias. En la industria la técnica fotométrica es muy utilizada en control de calidad, investigaciones, control de procesos etc.
Cuando se cumple la ley de Beer se puede decir que: siendo dos soluciones de la misma sustancia absorbente, una de concentración conocida y otra de concentración desconocida ambas absorben la misma longitud de onda(λ). Para la medición de la absorbancia en el fotómetro es necesario obtener celdas equivalentes (Mismo espesor de celda) para asi tener un margen de error reducido.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. Castro Eusse, Federman. (2003). Análisis instrumental 1, Manual de prácticas de Laboratorio. Universidad tecnológica de Pereira. Castro Eusse Federman (2011)análisis instrumental 1. Algunos métodos fotométricos, apuntes de clase. Universidad tecnológica de Pereira. Shriner-fuson-curtin (2004). Identificación sistematica de compuestos organicos. Limusa
