Fecha de entrega: 22 de Octubre de 2015 Cuantificación colorimétrica de concentraciones Paula Andrea Roncancio Wilches y Karen Dayana Zabala Gómez Programa de Ingeniería Química - Universidad Nacional de Colombia Resumen: El presente documento tiene por objetivo describir la práctica acerca de colorimetría de disoluciones, técnica utilizada para determinar la concentración de compuestos en una disolución la cual depende de la absorbancia y de la transmitancia. Es utilizada en distintos campos a nivel científico e industrial como en el control de calidad de alimentos, en farmacia y cuantificación de proteínas. En la práctica se obtuvo por medio de un espectrofotómetro la absorbancia de seis diluciones preparadas con el fin de realizar una curva de calibración e interpolar los datos de cuatro disoluciones problema con el fin de conocer su concentración, por último se calculó el porcentaje de error de las medidas. Se concluye que la concentración es directamente proporcional a la absorbancia y esto se basa en la ley de Lambert - Beer. Palabras clave: Colorimetría, disoluciones, diluciones, absorbancia, transmitancia, ley de Lambert - Beer, curva de calibración. I. INTRODUCCIÓN La colorimetría es utilizada para medir la longitud de onda y la intensidad de la radiación electromagnética en la región visible del espectro, es usada extensivamente para la identificación y la determinación de las concentraciones de sustancias y soluciones que absorben la luz.1 Existe una ley fundamental en la colorimetría: la Ley de Lambert - Beer, la cual relaciona la concentración de una molécula en disolución y su capacidad de absorción 2, estas dos variables son directamente proporcionales. Para medir la absorbancia se utiliza un instrumento llamado colorímetro y si se quiere trabajar no solo con la luz visible sino también en otras regiones del espectro electromagnético como lo son el infrarrojo o el ultravioleta se utiliza un espectrofotómetro. Durante la práctica, se realizó un análisis colorimétrico de absorbancia en el espectrofotómetro de seis diluciones con diferente concentración, preparadas a partir de una disolución de CuSO4 0,24 M, también se hizo el mismo análisis a cuatro disoluciones problema de concentración desconocida con el fin de realizar gráficas de absorbancia vs concentración e interpolación de datos. Además de esto se realizó el cálculo del % de error de las cuatro disoluciones de concentración desconocida el cual fue menor del 13%.
Aunque la bureta utilizada para cuantificar el volumen de CuSO4 necesario para preparar las diluciones presentó inconvenientes pues tenía una obstrucción y fue necesario cambiarla por otra bureta, el procedimiento se llevó a cabo con normalidad, generando resultados satisfactorios. Además de esto, al realizar la medida de absorbancia en el espectrofotómetro algunas de las celdas (mostradas en la Figura 1) se ubicaron mal dentro del mismo, lo cual interfirió en el paso de la onda de luz, por esto el valor de la absorbancia se vio afectado y fue necesario realizar la medida de absorbancia nuevamente. II. MATERIALES Y MÉTODOS Se tomaron 40 mL de disolución 0,24 M de CuSO 4 la cual es de color azul, mientras se realizaba la toma, se realizaron los cálculos de la concentración de las diluciones que se prepararon a partir de dicha disolución; posterior a esto se tomaron las cantidades de CuSO4 necesarias para realizar las 6 diluciones que finalmente tuvieron un volumen de 10 ±0,025 mL y se midió su absorbancia en el espectrofotómetro (mostrado en la Figura 2) con una longitud de onda de 720 nm, gracias a los datos obtenidos se hizo una curva de calibración absorbancia vs concentración (M). Después se realizó la medida de absorbancia de cuatro disoluciones problema con concentración desconocida de CuSO4, de esta manera se interpolaron los datos de absorbancia en la curva de calibración para conocer la concentración de dichas disoluciones y ver el comportamiento que tenían sobre la gráfica. Diagrama de flujo 1. Preparación de soluciones para curva de calibración.
Diagrama de flujo 2. color.
Comparación del
Diagrama de flujo 3. Determinación de de concentración de cobre en 4 muestras problema.
Figura 1. Muestras de disoluciones CuSO4 utilizadas en el laboratorio.
Figura 2. Espectrofotómetro 3 En los diagrama de flujo se puede observar de forma clara los procedimientos para realizar una curva de calibración a partir de las medidas de absorbancia y concentración y la determinación de la concentración de muestras desconocidas. III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN A continuación se presentan los datos recolectados de las seis diluciones, a los cuales se halló la concentración de Cu2+ y su absorbancia. La concentración final de Cu2+ de cada dilución se halló despejando Mf de la ecuación: Vi x Mi = Vf x Mf y con ayuda del espectrofotómetro a una longitud de onda de 720 nm se halló la absorbancia de las seis diluciones y de la disolución patrón. Disolución No. 2
Disolución 1 (mL) ±𝟎, 𝟎𝟑 8.0
Vol. Final (mL) ±0,025 10
Concentración Cu2+ (M) Absorbancia ±𝟎, 𝟎𝟎𝟏 0.19 0.738
3 6.0 10 0.14 4 4.0 10 0.096 5 2.0 10 0.048 6 1.0 10 0.024 7 0.5 10 0.012 Absorbancia solución inicial= 0,860 Tabla 1. Información sobre soluciones curva de calibración colorimétrica
0.514 0.361 0.176 0.088 0.044
A partir de los datos obtenidos de absorbancia y concentración consignados en la tabla anterior, fue posible realizar la siguiente curva de calibración.
Figura 3. Curva de calibración de diluciones de CuSO4 Según la regresión lineal los datos obtenidos presentan un R2= 0,9967 lo cual indica una buena asociación lineal entre las variables y se demuestra que son directamente proporcionales. Es importante aclarar que esta relación sucede ya que las diluciones son del mismo soluto y las muestras absorben en el mismo intervalo de longitud de onda seleccionada (720 nm), es decir si las cuatro disoluciones problema no fuesen de CuSO4 los resultados serían muy diferentes. Por otra parte, al medir la absorbancia de las cuatro disoluciones problema dispuestas en el laboratorio se interpolaron los datos obtenidos en la curva de calibración (mostrada en la Figura 3) determinando la concentración de las disoluciones y donde se observa que siguen perfectamente la tendencia lineal. Para conocer el valor exacto de las concentraciones se despejo “x” que representa la concentración en la ecuación de la gráfica y en “y” se tomaron los valores de
absorbancia medidos.
Figura 4. Interpolación absorbancia de las disoluciones problema en la curva de calibración. Disolución Concentración Valor real problema Absorbancia (A) (M) concentración (M) % Error No. 1 0,539 0,157 0,165 4,85 2 0,417 0,417 0,118 5,08 3 0,251 0,0670 0,0708 5,37 4 0,251 0,0309 0,0309 12,7 Tabla 2. Información sobre las cuatro disoluciones problema después de su análisis. Finalmente, con el valor real de concentración (M) de cada disolución brindado por el docente, se calculó el porcentaje de error en las medidas el cual es inferior al 12,7%. pero solo una de ellas presentó ese valor, las demás estuvieron por debajo del 6%, lo que indica exactitud en las medidas porque existe proximidad entre el valor medido y el valor real. Posiblemente el dato que tuvo un porcentaje de error de 12,7%, se debe a un error personal en el momento de realizar la medida de absorbancia en el espectrofotómetro. IV. CONCLUSIONES La absorbancia y la transmitancia son características de todos los líquidos y nos permiten conocer su concentración de soluto, además se manifiestan a través del color. En general el desarrollo de la práctica fue satisfactorio ya que se llevaron a cabo todos los procesos que se esperaban en un comienzo aun cuando hubo dos inconvenientes.
La medida de la absorbancia con el espectrofotómetro es un excelente método ya que es muy confiable y brinda valores que ayudan a calcular la concentración de soluto de las sustancias que absorben luz en diferentes intervalos de longitud de onda, las cuales se pueden graficar en una curva de calibración donde se demuestra que la absorbancia y la concentración son directamente proporcionales. El color también juega un papel importante al caracterizar una sustancia de forma cualitativa ya que cuando se presenta más intensidad de color es porque hay una gran cantidad de soluto. (Esto solo sucede en disoluciones con color) Por último, la colorimetría tiene una amplia aplicación en diferentes campos como lo el control de calidad de alimentos, en farmacia, en la industria del papel y celulosa, cuantificación de proteínas y muchos más. V. REFERENCIAS 1 The
Editors of Encyclopædia Britannica (2014): Colorimetry. Encyclopædia Britannica 2 X. Fuentes Arderiu, M.J Castiñeiras, J.M. Queraltó (1998): Bioquímica clínica y patología molecular, volumen 1, segunda edición. Editorial Reverté, España. 3Labotienda (S.F): Material de laboratorio. [Fecha de consulta: 19/10/2015] Disponible en: