Espectrofotometria Del Visible Y Ultraviolet A

ESPECTROFOTOMETRIA DEL VISIBLE Y ULTRAVIOLETA FUNDAMENTO Los métodos colorimétricos y espectofometricos probablemente son los más importantes del análisis cuantitativo y también la q se emplea más a menudo. Se basan en la absorción de luz visible o de otro tipo de energía radiante por una solución, la cantidad de energía radiante absorbida es proporcional a la concentración del material en la solución q realiza la absorción midiendo la absorción de la luz o de otro tipo de energía radiante es posible determinar cuantitativamente la cantidad de sustancias absorbentes presentes. Los métodos espectrofotométricos no se limitan al uso de luz visible, sino q también incluye a aquellos que emplean energía radiante de otras regiones del espectro electromagnético, como el ultravioleta o el infrarrojo. La colorimetría (o análisis colorimétrico) es un término bastante general que se aplica a los procedimientos espectrofotométricos que emplean luz visible. No obstante el termino colorimetría no deberá aplicarse a los métodos espectrofotométricos que emplean luz ultravioleta o infrarroja o cualquier tipo de energía radiante distinta del visible. Se ha desarrollado métodos de análisis colorimétricos y espectrofotométricos para la mayoría de elementos y compuestos orgánicos de muchas clases. Estos métodos suelen emplearse para determinar cuantitativamente pequeñas cantidades de una sustancia. Los métodos que se basan en la absorción de la luz sirven perfectamente para determinar constituyentes de las muestras desde cantidades mínimas hasta cantidades de 1% aproximadamente, pero no se usan con tanta frecuencia para analizar cantidades mayores (macro cantidades) de sustancias. Por: es mejor determinar hierro en un acero o en mineral de hierro usando métodos e valoración. La determinación colorimétrica de la muestra de las diluciones necesarias para que la concentración de hierro se reduzca el intervalo en el cual se aplica los métodos colorimétricos.

INSTRUMENTACION

La cantidad de radiación absorbida por una solución está relacionada con la concentración de la especie absorbente. Los aparatos necesarios para realizar un análisis contienen cuatro componentes fundamentales: 1. Fuente de Radiación Los focos de la radiación tienen que cumplir ciertos requisitos: a) Deben producir un haz de intensidad suficiente para su detección y su mediación sean fáciles. b) La radiación producida debe ser continua. c) El foco debe ser estable, es decir, el poder de radiación debe permanecer constante durante un tiempo suficiente.

En la región visible se usa una lámpara de filamento de wolframio, en la región ultravioleta se utiliza un tubo de descarga de hidrogeno y en la región infrarroja se utiliza un emisor de Nemst 2. Selector de Longitud de Onda

Los dispositivos que se emplean para restringir la radiación a bandas limitadas se clasifican en dos categorías, una de ella está constituida por los filtros, que actúan absorbiendo grandes porciones del espectro, se utilizan principalmente en la región visible y la otra categoría está constituida por los monocromadores, que son dispositivos que aíslan un haz de gran pureza espectral que permiten variar de un modo continuo la longitud de onda seleccionada. Los monocromadores se emplean para la radiación visible, ultravioleta e infrarroja. 3. Porta muestra Las cubetas que contienen las muestras deben estar construidas con materiales transparentes a la radiación de la región espectral de interés. Así para el trabajo en la región ultravioleta es necesario que sean de cuarzo o de sílice fundida, para

la región del visible pueden emplearse dioptrios de sustancias tales como el cloruro de sodio o el fluoruro de calcio. 4. Detectores de Radiación Estos dispositivos tienen por objeto transformar la energía radiante que reciben en energía eléctrica, que se mide después con aparatos normales de medida. El detector que se elija tiene que ser sensible a un amplio campo de longitudes de onda, además, es esencial que la señal producida por el detector se a rigurosamente proporcional a la intensidad del haz que lo alcanza. El resultado se expresa en términos de absorvancia y de transmitancia. Todo análisis espectrofotométrico en la región visible consta de las siguientes etapas: •

Formación de especies coloreadas

•

Selección de la longitud de onda analítica o de trabajo

•

Verificación de la ley Beer

•

Análisis de la muestra propiamente dicha.

ESPECTROFOTOMETRIA DEL VISIBLE SELECION DE LA LONGITUD DE ONDA ANALITICA

1. Objetivos •

Operar adecuadamente el espectrofotómetro computarizado Shimadzu 160 – A.

•

Obtener en la práctica un espectro o curva de absorción.

•

Seleccionar la longitud de onda de trabajo.

2. Generalidades Se estudia en el espectrofotómetro la disolución del constituyente que se analiza, después de desarrollado el color mediante un reactivo adecuado determinándose su espectro de absorción. Si no hay interferencias de los otros componentes de la muestra en solución, se escoge la longitud de onda del máximo e absorción para medidas futuras. En cada tipo de sustancias los átomos, iones o moléculas absorben con cierta preferencia longitudes de onda de una determinada gama de frecuencias; esto que los átomos, iones o moléculas puedan identificarse mediante la longitud de onda a que se da lugar la absorción. En el análisis espectrofotométrico, las mediciones de absrovancia se realizan ordinariamente a una longitud de onda que corresponda a un máximo del espectro de absorción. Para ello en una determinación deberá obtenerse una curva de absorción o espectro de absorción para ubicar en ella el pico más alto y seleccionar la longitud de onda a la cual se produce ese máximo de absorción. A esta longitud de onda se denomina longitud de onda analítica, de trabajo o máxima y es la longitud de onda a la cual se realiza la medición cuantitativa. A esta longitud de onda la variación de absorvancia por unidad de concentración es máxima, con lo cual se obtiene la sensibilidad máxima.

Cuando se usa un fotómetro de filtros, el criterio más adecuado, aunque aproximado, para la selección de filtros es que el color de este sea el complemento del color de la muestra a medir. 3. Fundamento Para encontrar la curva de absorción se irradia a la solución coloreada con energía radiante de una gama de longitudes de onda de tal manera que a cada longitud de onda se mide su valor de absorvancia o % de transmitancia; esta energía absorbida se traduce en un espectro de absorción que es obtenido en función de los valores de absorvancia o % de transmitancia frente a las longitudes de onda. En la curva se ubica el máximo pico que corresponda a un máximo de absorvancia el cual corresponde a una longitud de onda determinada; a esta longitud se denomina longitud de onda analítica, optima o de trabajo. 4. Arreglo Experimental

Se presenta mediante la siguiente figura:

5. Aparatos •

Espectrofotómetro Shimadzu 160 –A

•

Cubeta: 1cm. De trayecto óptico

•

Region de trabajo : espectro visible ( 400 – 600 NM )

•

Blanco : agua destilada

6. Materiales •

Fiolas de 100y 250 ml.

•

Buretas de 25 ml.

•

Vasos de precipitado de 250 ml.

7. Reactivos •

Solución Stock de permanganato de potasio 0.1000 N.

•

Solución de permanganato de potasio con concentración de 100 mg /L. de manganeso o ppm.

•

Soluciones Estándares o patrones.

8. Técnica •

Preparación de soluciones Estándares o patrones Prepara a partir de la solución stock de KMnO4 0.1000N 250 ml. de una solución de 100 ppm. Referida a manganeso y luego preparar por dilución los siguientes patrones: 4, 8,12 y 16 ppm, para un volumen de 100.

•

Selección de Modo Básico de Trabajo MENU DE MODO BASICO MODO “NO”

1.- Fotómetro 2.- Espectro 3.- Barrido de Tiempo 4.- Cinética 5.-Cuantitativo 6.- Multicomponete

7.- Memoria 8.- Señalamiento de Condición 9.- Enlace

Presione el No 2 y luego la tecla ENTER para seleccionar el modo “espectro”. El blanco a emplear es agua destilada. •

Ajuste de Parámetros Analíticos Luego que el modo básico es seleccionado, es necesario primero establecer los parámetros analíticos de medición siguientes:

MOSTRARIO DE CAMBIO DE PARAMETROS ESPECTRO CAMBIO DE PARAMETROS S/N 1.- λs = 600.0 nm

λE =

400.0 2.-Medicion (ABS / T%) = ABS 3.- Superior = +1.00 A 4.- Velocidad de barrido = Rápida 5- Ciclo T = 60 seg.

N=1

6.- Cubrir

SI

7.- Copiar

NO

8.- Barrido OBS

NO

9.- Fila

Si desea cambiar un parámetro presione la tecla “YES“ e ingresa el numero del parámetro correspondiente, y luego ingrese el nuevo valor para el parámetro indicado por el cursor. Ahora si el ingreso es erróneo

presione la tecla “CE“ y reingrese el nuevo valor. Cuando el parámetro indicado por el cursor no será cambiado, presione directamente la tecla “ENTER”. Cuando el proceso de cambio de parámetro esta completo, presione la tecla “NO” para terminar el procedimiento. •

Medición de Estándares Una vez ajustados los parámetros de medición y al presionar la tecla “NO” para el cambio de parámetros aparece el mensaje e insertar una muestra y presionar la tecla “ Star / Stop “. El espectro medido es indicado en la pantalla.

•

Procesamiento de Datos Cuando

la

medición

termina,

se

indica

el

mensaje

“PROCESAMIENTO DE DATOS S/N “ a) Si no es necesario el procesamiento de datos, presionar “NO” y

es posible indicar la longitud de onda y valor medio a cualquier posición deseada en el espectro medido, la cual es recogida por el cursor usando la tecla --- o --- Al espectro medido puede ser grabado en copia con la tecla “COPY”. b) Si es necesario un procesamiento de datos presionar “SI” y es

posible hacer los siguientes procesamientos de datos. I.

Para almacenar el espectro medido en la memoria: presionar 1 ENTER (numero de canal) ENTER

II.

Para expandir o comprimir espectro: presione 2 ENTER y entonces ajustar los parámetros de escala en la abscisa y ordenada de acuerdo con la indicación del cursor presionando (valores) ENTER, sino hay

cambio

necesario, solo presionar ENTER. Después de que el espectro es indicado con nuevos parámetros de escala, el sistema pregunta “VOLVERA

LA CURVA ORIGINAL S/N”. Si presiona “SI” se obtiene de nuevo el espectro original ; si presiona la tecla “NO” el espectro expandido es almacenado en la memoria. III.

Para hacer una detección de pico : presionar 3 ENTER y entonces cada pico y valla son marcados y también sus longitudes de onda y valores son impresos.

IV.

Para obtener un espectro derivado o espectro suavizado: presionar 4 ENTER y luego ingresar la orden derivada presionando (N) ENTER de acuerdo con la indicación de la pantalla. Cuando el procedimiento es terminado, con la escala automáticamente ajusta el valor derivado. El suavizado corresponde a la orden derivada.

V.

Para imprimir datos a intervalos de longitud de onda regulares: presiona 5 ENTER (intervalo de longitud de onda ) y presionar ENTER

VI.

Para plotear los datos en el ploteador X - Y : presionar 6 ENTER

Cuando termine sus procedimientos de datos aparece en pantalla la curva de calibración debidamente suavizada con los parámetros de absorvancia frente a las longitudes de onda en NM. Con el cursor ubicar el pico más alto de la curva , apareciendo en pantalla los valores de absorvancia y longitudes de onda que corresponde a ese pico.

9. Interpretación de datos El espectro medido puede ser grabado en copia con la tecla de “COPY”. Imprimir las curvas espectrales en un sistema de coordenadas teniendo en cuenta los siguientes parámetros: Absrovancia frente a longitudes de onda

Porcentaje de transmitancia frente a longitudes de onda

INFORME No I ESPECTROFOTOMETRIA DEL VISIBLE SELECION DE LA LONGITUD DE ONDA ANALITICA FECHA : 24 / 09 / 09 SUBGRUPO DE TRABAJO: Jueves de 8 am - 11 am

ESPECTROFOTOMETRIA DEL VISIBLE PREPARACIÓN DEL ESTÁNDAR 250 ml de solución estándar en 100 ppm. PM = 153.0 = 30.506 eq/gr. 5 0.1052 eq. x 30.506 gr. x 1000 mg. x 54.04 Mn. L

eq

1 gr.

153.03

176893.13 = 1155.9376 ppm. 153.03

USANDO LA SIGUENTE FORMULA:

V x 1155 ppm = 250 ml. X 100 ppm. V = 21.64 ml.

V x 100 ppm. = 100 ml. X 4 ppm. V =

4 ml.

V1 x C1 = V2 x C2

CÁLCULOS 1. Expresar la concentración de una solución de KMnO4 0.1 N en términos de

mg.. (ppm) de KMnO4.

Peso de oxalato de sodio = 0.1000 gr. Gasto de la solución de KMnO4 = 14.2 ml. KMnO4 =

peso Na2C2O4

=

meq Na2C2O4 x Vt ml.

0.100 gr.

= 0.1064 meq.

0.067 gr. x 14.02 ml.

ml.

2. Expresar la concentración de la misma solución en términos de ppm de Mn.

ppm KMnO4 = 153.03 = 30.606 5 0.1052 meq x 30.606 eq x 1000 mg. x 54.94 gr. Mn = 1.155 ppm. ml.

1 eq

1 gr.

153.03 KMnO4

3. Calcular y preparar a partir de la solución anterior 250ml.de solución 100

ppm. 0.1052 eq ó 153.03 L

5

0.1052 gr. x 30.606 eq x 1000 mg. x 54.04 gr. Mn L

1 eq

1 gr.

V x 155 = 250 x 100 V = 21.64 ml

153.03 gr. KMnO4

= 1.155 ppm

4. Preparar a partir de la solución anterior, 100 ml. de cada solución en las

concentraciones 4, 8, 12 y 16 ppm 4 ppm. 100 ppm. x V = 100 ml. x 4 ppm. V = 4 ml. 8 ppm. 100 ppm. x V = 100 ml. x 8 ppm. V = 8 ml. 12 ppm. 100 ppm. x V = 100 ml. x 12 ppm. V = 12 ml. 16 ppm. 100 ppm. x V = 100 ml. x 16 ppm. V = 16 ml.

5. Calcular el peso necesario de reactive KMnO4.de reactivo ( PM 158) para un

volumen de 250 ml. en la concentración de 100 ppm de Mn. (PM 55) 0.1052 eq ó 153.03 L

5

0.1052 gr. x 31.606 eq x 1000 mg. x L

1 eq.

1 gr.

54.04 gr. Mn

= 1.155 ppm

153.03 gr. KMnO4

V x 155 = 250 x 100 V = 21.64 ml

6. Preparar a partir de la solución anterior 100 ml de cada solución en las concentraciones 4, 6, 10 y 12 ppm. 4 ppm. 100 ppm. x V = 100 ml. x 4 ppm.

V = 4 ml. 8 ppm. 100 ppm. x V = 100 ml. x 8 ppm. V = 8 ml. 12 ppm. 100 ppm. x V = 100 ml. x 12 ppm. V = 12 ml. 16 ppm. 100 ppm. x V = 100 ml. x 16 ppm. V = 16 ml.

DISCUCION: En la solución de 4 ppm la solución no es tan concentrada por lo que no hay tanta radiación, mientras que la solución de 12 ppm. esta en más concentración. El pico más alto tiene una longitud de 525.6 nm. Con una abs de 0.398 OBSERVACION En la práctica se observa que la reacción de kmno4 tiene una longitud de onda característica además los gráficos entre la absorvancia y la transmitanci son opuestos.

PREGUNTAS 1. ¿Existe relación entre la longitud de onda de trabajo y las concentraciones

de las soluciones medidas?¿Por que ? La radiación electromagnética puede describirse como una onda de frecuencia, velocidad y amplitud.

La radiación electromagnética puede presentarse como ondas consistentes en campos eléctricos y magnéticos que oscilan de manera perpendiculares. El color influye en la longitud de onda que eliges para las lecturas y entre más intenso sea el color (si estás leyendo a la longitud de onda adecuada) mayor concentración hay en la muestra. 2. ¿A que llama escaneo o barrido espectral?

Es la variación de la longitud de onda., necesario para la búsqueda de una longitud máxima donde el analito absorbe más luz. 3. ¿Por qué es importante determinar la longitud de onda óptima, máxima o

de trabajo? La longitud de una onda es la distancia entre dos crestas consecutivas. Es importante ya que cuando se determina la

longitud de onda máxima se

puede determinar la concentración que presenta el analito (sust. X). La longitud de onda de absorción máxima, es útil para identificar una sustancia desconocida. Midiendo una serie de estándares (patrones ó referencias) podemos cuantificar la cantidad, concentración ó actividad de una sustancia en una mezcla. 4. ¿Existe relación entre concentración y absorvancia? Transmitancia (T) se define como la fracción de luz incidente que es transmitida (dejada pasar) a través de una muestra en solución. Así, T = I/Io, donde Io es igual a la intensidad de luz que llega a la muestra, I es la intensidad de luz que logra atravesar la muestra. La transmitancia es frecuentemente expresada como porcentaje: %T=(I/Io)x100 Absorbancia (A), Densidad Óptica o Extinción, es una función logarítmica de T y se expresa como: A = log10 (1/T) = log10 (Io/I)

Concentracion y absorvancia Si se conoce la absorvancia de la sustancia se puede calcular la concentración de dicha sustancia. El valor del coeficiente de absorción α varía según los materiales absorbentes y con la longitud de onda para cada material en particular. Se suele determinar experimentalmente. 5. ¿Cuál es el objetivo de la Espectroscopia de absorción? Identificar analitos que se encuentran en muestras problemas en cantidades de ppm (1 g/g de muestra) que por otros métodos analíticos no podrían determinarse. Con este método se puede determinar los siguientes elementos. Sodio (Na), Manganeso (Mn), Cromo (Cr), Fierro (Fe), Cobre (Cu), Estroncio (Sr), Magnesio (Mg), Níquel (Ni), Potasio (K), Aluminio (Al), Zinc (Zn), Litio (Li), Rutenio (Ru). 6. ¿Qué es un espectro de absorción? Es la fracción de la radiación electromagnética incidente que un material absorbe dentro de un rango de frecuencias. Es, en cierto sentido, el opuesto de un espectro de emisión. Cada elemento químico posee líneas de absorción en algunas longitudes de onda, hecho que está asociado a las diferencias de energía de sus distintos orbitales atómicos. De hecho, se emplea el espectro de absorción para identificar los elementos componentes de algunas muestras, como líquidos y gases; más allá, se puede emplear para determinar la estructura de compuestos orgánicos. 7. ¿Es posible caracterizar a las sustancias por su espectro de absorción? ¿Por qué? Si se puede caracterizar las sustancias por su espectro de absorción. Ya que cada elemento posee una longitud de onda en el cual ABS. Será única. (espectro de absorción huella digital de un elemento)

ESPECTROSCOPIA DEL VISIBLE DEMOSTRACION DE LAS LEYES FOTOMETRICAS Y ERROR RELATIVO DE LA CONCENTRACION

1. Objetivos:

•

Elaborar curvas de calibración.

•

Verificar la conformidad del método con la ley de BEER.

•

Determinar las concentraciones límites de los patrones para las que el error relativo de la concentración no exceda de ciertos límites.

2. Generalidades Después de determinar la longitud de onda a la cual deben de realizarse las medidas, se calibra el método midiendo una serie de patrones del constituyente en estudio. generalmente se prepara una solución estándar diluida de la sustancia que se desea determinar, se pipetean cuidadosamente porciones de esta solución, de distinto volumen, se añade el reactivo que forma color, y se ajustan las condiciones para que se desarrolle el color en forma optima, se diluye cada solución a un volumen predeterminado en una fiola, y luego e mide la absorvancia de cada solución a la longitud de onda analítica o de trabajo Las medidas de la absorvancia o de la transmitancia se realizan comúnmente utilizando un blanco que debe ser idéntico a la muestra en todo, excepto en que no debe contener el constituyente que se ha de determinar. El blanco deberá contener los reactivos, aditivos, disolvente, etc., en la misma naturaleza y concentración que las utilizadas encada muestra desconocida en la que se desarrolle color. De esta manera, las lecturas de las muestras están corregidas automáticamente para cual absorción pequeña por acción de los reactivos y del disolvente. Con los datos de transmitancia o absorvancia para las diferentes concentraciones de las series patrón se construye una curva de calibrado. La cantidad de luz absorbida por cada patrón se encuentra bien definida y se debe ajustar a ciertas leyes físicas denominadas leyes fotométricas: LEY DE LAMBERT – BOUGUER En óptica, la ley de Beer-Lambert, también conocida como ley de Beer o ley de Beer-Lambert-Bouguer es una relación empírica que relaciona la absorción de luz con las propiedades del material atravesado.

Esto se puede expresar de distintas maneras:

Dónde: •

A es la absorbancia (o absorbencia)

•

I0 es la intensidad de la luz incidente

•

I1 es la intensidad de la luz una vez ha atravesado el medio

•

l es la distancia que la luz atraviesa por el cuerpo

•

c es la concentración de sustancia absorbente en el medio

•

α es el coeficiente de absorción o la absorbancia molar de la sustancia

•

λ es la longitud de onda del haz de luz

•

k es el coeficiente de extinción En resumen, la ley explica que hay una relación exponencial entre la transmisión de luz a través de una sustancia y la concentración de la sustancia, así como también entre la transmisión y la longitud del cuerpo que la luz atraviesa. Si conocemos l y α, la concentración de la sustancia puede ser deducida a partir de la cantidad de luz transmitida. Las unidades de c y α dependen del modo en que se exprese la concentración de la sustancia absorbente. Si la sustancia es líquida, se suele expresar como una fracción molar. Las unidades de α son la inversa de la longitud (por ejemplo cm1

). En el caso de los gases, c puede ser expresada como densidad (la longitud al

cubo, por ejemplo cm-3), en cuyo caso α es una sección representativa de la

absorción y tiene las unidades en longitud al cuadrado (cm2, por ejemplo). Si la concentración de c está expresada en moles por volumen, α es la absorbencia molar normalmente dada en mol cm-2. El valor del coeficiente de absorción α varía según los materiales absorbentes y con la longitud de onda para cada material en particular. Se suele determinar experimentalmente. La ley tiende a no ser válida para concentraciones muy elevadas, especialmente si el material dispersa mucho la luz. La relación de la ley entre concentración y absorción de luz está basada en el uso de espectroscopia para identificar sustancias.

3. Fundamento: La obtención de las curvas de calibración y la demostración de la ley de Beer se determina experimentalmente, preparando una serie de soluciones patrones y midiendo la absorvancia de cada solución a la longitud de onda analítica, máxima o de trabajo. Con los datos de absorción frente a las concentraciones de los patrones se grafica en un sistema cartesiano y la presentación debe de ser línea recta de pendiente positiva si cumple so la ley de Beer.

4. Arreglo experimental

5. Aparatos •

Espectrofotómetro

•

Cubeta

: 1 cm. De trayecto

•

Región de trabajo

: Espectro visible

•

Longitud de onda de trabajo

: Shimadzu 160 - A

: 525.4

6. Materiales Fiola de 100 ml y 250 ml Buretas r 25 ml. 7. Reactivos Solución stock 0.100 N de permanganato de potasio. Solución estándar de permanganato de potasio de 100 ppm. de manganeso Soluciones patrones. 8. Técnica •

Preparación de soluciones patrones Prepara a partir de la solución stock de KMnO4 0.100N una solución estándar diluida de 100 ppm. en manganeso para un volumen de 250 ml. y luego por dilución preparar 100 de las soluciones patrones siguientes.

9. Interpretación de datos.

Para copiar la curva de trabajo obtenida en pantalla en función de los valores de absorvancia en el eje de la ordenada frente a las concentraciones ppm. de manganeso, en el eje de la abscisa, presionar la tecla COPY. Calcular el error relativo de la concentración o de la absorvancia que surge de un error fotométrico de 1% a partir de la ecuación

INFORME No II FECHA: 24 / 09 / 09 SUBGRUPO DE TRABAJO: Jueves de 8 am - 11 am ESPECTROSCOPIA DEL VISIBLE DEMOSTRACION DE LAS LEYES FOTOMETRICAS Y ERROR RELATIVO DE LA CONCENTRACION

Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro visible; un típico ojo humano responderá a longitudes de onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden ser capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm.

No Patrón

Concentracion Ppm.

Volumen A

Volumen A

Medir Del

Preparar Ml.

Estándar

1

0.5

0.5

0.5

2

1.0

1.0

1.0

3

2.0

2.0

2.0

4

4.0

4.0

4.0

5

6.0

6.0

6.0

6

8.0

8.0

8.0

7

10.0

10.0

10.0

8

12.0

12.0

12.0

9

16.0

16.0

16.0

10

20.0

20.0

20.0

11

30.0

30.0

30.0

12

40.0

40.0

40.0

Calcular El Error Relativo De La Concentración O De La Absorvancia Que Surge De Un Error Fotométrico 1% A Partir De La Ecuación.

(D C/C) / D T = 0.4343 / T. logT.

(D C/C) = 0434 x 0.01 x 100% 0.01 x log 0.01

(D C/C) = -0.434 = - 2.17 -0.02

(D C/C) =

0.434 x 0.7 x 100

(D C/C) = 280.25

0.7 x log 0.7

Calculo Del Error Fotométrico Para Las Absorvancias De Cada Patrón ( AT = 1%)

No STD

Conc.

ABS.

a media

T

%T

(D C/C)

1

2

0.191

0.0955

0.6442

64.42

-4.34

2

4

0.286

0.0715

0.5176

51.76

-3.1

3

6

0.36

0.6

0.4375

43.75

-2.77

4

8

0.448

0.056

0.3564

35.64

-2.73

5

10

0.556

0.0556

0.2779

27.79

-2.88

6

12

0.634

0.0528

0.2323

23.23

-3.26

7

14

0.815

0.0509

0.1531

15.31

-4

Elabore El Grafico Correspondiente De Error Relativo De La Concentración (D C/C) Vs El % De T, Para Cada Uno De Los Datos De Cada Patrón En La Tabla Anterior Con Un Error Fotométrico De 1% (AT).

%T

%(DC/C)

1

-21.7

5

-6.67

10

-4.34

20

-3.1

30

-2.77

40

-2.73

50

-2.88

60

-3.26

70

-4

80

5.59

90

-10.54

95

-20.5

DISCUSIÓN DE RESULTADOS 1. Para la ley de BEER La curva de calibración cumple con las leyes, sin embargo no se suele usar concentraciones elevadas ni bajas por que el resultado varia, por tanto si la concentración es elevada se diluye y si esta diluida se concentra. 2. Para la interpretación del grafico (D C/C) Los %T son de 1 a 95 por lo tanto de 1 - 10 es de 75 - 95 las soluciones son muy concentradas y diluidas lo cual se deprecia por qué no se obtiene buenos resultados por eso se toman de 20 - 60 % para obtener mejores resultados en el análisis de las muestras.

OBSERVACONES

El resultado no salió bien debido a una mala manipulación en la preparación de los estándares.

PROPUESTAS Y PREGUNTAS

Observar La Curva Del Calibrado De La Experiencia Realizada Y Señale Si La Sustancia En Análisis Cumple Con La Ley De Beer ( O Dentro De Que Intervalo De Concentración L Hace) La curva de calibración es recta si cumple se desprecia los 3 primeros valores y los 4 últimos valores, tomando en cuenta solo las concentraciones de 10, 12, 40, 80. ¿Qué Objetivos Cumple La Curva De Calibrado? • Para probar si los patrones están bien realizados • Medir los rangos a los que la muestra es analizada • Se hace para detectar la concentración de la muestra • Se trabaja en la forma cuantitativa del espectrofotómetro

¿A Que Longitud De Onda Levanta La Curva De Calibrado ,Por Que? Se levanta a 524.8 ya que esta nos informa la identificación del elemento de interés. Suponga que realizo un análisis de una muestra determinada que contiene el analito en cuestión y obtuvo un valor de absorvancia de 0.237 ¿ qué valor de concentración le corresponde? Realice los 3 tipos de cálculo a) Mediante el grafico correspondiente. b) Mediante la ecuación que propone el espectrofotómetro c) Mediante la ecuación de la ley de beer y la absortividad media.

T = anti log ( -0.237 )

(D C/C)

=

T = 0.5794

0.434 x 10 -3

0.5794 x log 0.5794

(D C/C)

= 3.1602 x 10-3

CÁLCULOS Absortividad Media a1 =

A __ C.C. ppm.

a1 = 0.191 = 0.0955 2.0

a1 = 0.286 = 0.0715 4.0

a1 = 0.360 = 0.600

6.0

a1 = 0.448 = 0.0560 8.0

a1 = 0.556 = 0.0556 10.0

a1 = 0.634 = 0.0528 12.0

a1 = 0.845 = 0.0509 16.0

a1 = 0.995 = 0.0955 20.0

TRANSMITANCIA A = log T T = anti log -A

T1 = anti log (-1.91) T1 = 0.6442

T2 = antilog (-0.286) T2 = 0.5176

T3 = antilog (-0.360) T3 = 0.4365

T4 = antilog (-0.448) T4 = 0.3564

T5 = antilog (-0.556) T5 = 0.2779

T6 = antilog (-0.634) T6 = 0.2323

T7 = antilog (-0.845) T7 = 0.1531

T1 = antilog (-0.995) T1 = 0.1011

(D C/C) / D T = 0.4343 / T. logT.

(D C/C) =

0.434 x 10 -3

=

0.0434

-4.34

=

0.0310

-3.10

=

0.0272

-2.77

0.1 x log 01

(D C/C) =

0.434 x 10 -3 0.2 x log 02

(D C/C) =

0.434 x 10 -3 0.3 x log 03

(D C/C) =

0.434 x 10 -3

=

0.0272

-2.72

=

0.0288

-2.88

=

0.0326

-3.26

=

0.0400

-4.00

=

0.5594

-5.59

0.4 x log 04

(D C/C) =

0.434 x 10 -3 0.5 x log 05

(D C/C) =

0.434 x 10 -3 0.6 x log 06

(D C/C) =

0.434 x 10 -3 0.7 x log 07

(D C/C) =

0.434 x 10 -3 0.8 x log 08

ESPECTROFOTOMETRIA DEL VISIBLE ANALISIS DEL MANGANESO 1. Objetivos •

Prepara soluciones patrones para levantar la curva de calibrado

•

Analizar el contenido de manganeso en un farmaco constituido por una capsula de Pharmaton

2. Generalidades Pueden determinarse por espectrofotometría y colorimetría en forma de permanganato pequeñas cantidades de manganeso en minerales, aguas, alimentos, aceros y fármacos.

Entre los diversos reactivos capaces de oxidar los estados inferiores de oxidación del manganeso a permanganato, es el per yodato de potasio cuya reacción se desarrolla de la siguiente manera:

2 Mn+2 + 5 IO- + 3 H2O Analito

Per yodato

→

2MnO4- + 5IO3- + 6H-

Ion permanganato

Las soluciones de permanganato que contienen un exceso de per yodato son muy estables.las capsulas de Pharmaton son productos farmacéuticos que contienen extracto de ginseng, vitaminas A, B1, B2, B6, B12, C, D, E, hierro, calcio, fosforo, flúor, cobre, potasio, magnesio, zinc y manganeso en cantidad de 10 mg. Por capsula y otro componentes. •

Interferencias Son pocas las interferencias para el método. La presencia de iones coloreados se puede compensar empleando como blanco, una alícuota de la muestra problema, no oxidada con el per yodato. El cesio (III) y el cromo (III) son excepciones; estos dan productos de oxidación por el per yodato que absorben en el mismo grado a la longitud de onda que se usa para la medición del permanganato. Los componentes que acompañan al manganeso comunican cierta coloración a la solución, el ion férrico se elimina con acido fosfórico por formación del complejo fosfórico incoloro, el color debido a pequeñas cantidades de cromo, vanadio, níquel y cobalto se compensan con el blanco tal como se ha señalado.

3. Fundamento La muestra es sometida a calcinación seca entre 500 – 550 0C, hasta obtener un residuo de ceniza, la que es disuelta por acido y tratada con per yodato de potasio en caliente, el manganeso es oxidado por este reactivo hasta permanganato.

En esta condición de color desarrollado por reacción y diluido a un volumen conocido se realiza la medición espectrofotométrica a una longitud de onda de 525 NM. 4. Arreglo experimental

5. Aparatos •

Espectrofotómetro: Shimadzu 160 – A

•

Cubeta : 1cm. De trayecto óptico

•

Region de trabajo: Espectro visible

•

Longitud de Onda: 525.4 NM.

•

Blanco: Solución problema no oxidada

6. Materiales •

Fiolas de 100ml.

•

Pipeta graduada de 10 ml.

•

Equipo de filtración

•

Vaso de precipitación

•

Pipetas

7. Reactivos •

Solución de acido nítrico 1 : 1

•

Per yodato de potasio

•

Acido fosfórico

•

Solución de permanganato de potasio de 100 ppm. En manganeso

•

Soluciones patrones o estándares

8. Técnica 1) Obtención de curva de calibrado Preparar las soluciones patrones o estándares de ; 4. 8. 12 y 16 ppm. En manganeso para un volumen de 100ml.

CUADRO DE SOLUCIONES No. Estándar

Volumen del

Volumen

Stock

Aforado

1

4.0

100.0

4

2

8.0

100.0

8

3

12.0

100.0

12

4

16.0

100.0

16

2) Tratamiento de la muestra A. Medida y disolución de la muestra

Concentracion

Pesar la muestra en un crisol de porcelana y someterla a calcinación a mas o menos 500 oC, matener esa temperatura por espacio de 3 - 4 horas hasta obtener un residuo de cenizas. Trasladar las cenizas a un vaso de precipitado de 250 ml. y agregar 20ml. de HNO3 1 : 1, cubrí el vaso con un vidrio de reloj y hervir lentamente hasta lograr disolución de la muestra, si es necesario , añadir agua para compensar las pérdidas por evaporaciones y hervir nuevamente. Si queda un residuo solido filtrar. Enfriar la solución, transferirla cuantitativamente a una fiola de 100 ml. diluir hasta el enrase y homogenizar. B. Oxidación del manganeso Medir 80.0 ml. de solución problema y colocado en un vaso, añadir de 3 a 5 ml. de acido fosfórico y unos 0.4 gramos de per yodato. Hervir la solución suavemente durante unos 5 minutos para desarrollar el color purpureo, enfriar y diluir con agua destilada a 100 ml. en un matraz aforado. Los 20.0 ml.de la solución restante se trata con el mismo volumen de acido fosfórico y se diluye en fiola a 100 ml. (esta solución corresponde al blanco) 3) Medición cuantitativa

A. Selección de modo Encender el instrumento y seleccionar en el menú de modo básico , presionando “5” que corresponde al modo cuantitativo y ajustar los parámetros de medición a lo siguiente : CUANTIT.

CAMBIO DE PARAMETROS S/N

1.-Metodo

λs = 525.4 NM

2.-Estándar No. = 4 3.- Muestra No. = 1 4.- Repetir No.

= 1

5- impresión de datos = NO 6.- Curva de trabajo no lineal = NO 7.- Fila

El sistema pregunta “CAMBIO DE PARAMETROS S/N” al presionar “NO” aparece en pantalla “CALIBRATION” e ingresa los valores de concentración como soluciones Estándares, aparece luego en pantalla el manejo de “CAMBIO DE CONCENTRAIONES S/N”. Si presiona “NO” el sistema pregunta “INGRESO MANUAL DE DATOS DE ABS: S/N” para ingresar las absorvancias de las soluciones Estándares presionar “YES” y luego ingresar los valores de absorvancia desde el standar No 1 hasta el No 4. Cuando

aparece

“MOSTRARIO

DE

CURVA

DE

TRABAJO” , presionar YES y la curva se indica en pantalla . Presionar “RETURN”, aparece el modo cuantitativo y presiona la tecla “NO” B. Medición Cuando aparece en pantalla “COLOCAR MUESTRA Y PRESIONAR LA TECLA START” luego aparecen los valores de absorvancia y concentración para cada muestra. 9. Cálculos 1) Método grafico Presionar la tecla “COPY” para obtener la curva de calibrado y en ella se plotea el valor de absorvancia de la muestra en la curva para determinar su concentración. Luego calcular, la concentración final de la muestra teniendo en cuenta la alícuotas correspondientes. 2) Método analítico

Los paso a seguir en el cálculo son : Calculo de las absrotividades de los Estándares en base a : A = a x b x C Donde : A = Absorvancia a = Absortividad b = Trayecto óptico c = Concentracion La absortividad del primer Estándar es : a1 = A1 / C1 a2 = A2 / C2 a3 = A3 / C3 a4 = A4 / C4 la absortividad media se calcula en base a estos datos: am = a1 + a2 + a3 + a4 4 Calculo de la concentración de la muestra.

En A = a x b x C

Se despeja c que corresponde a la concentración de la muestra. C muestra = Abasorvancia de la Muestra = am x b

L

A x Cm

Cm x mg.

= mg./L

Calculo de la concentración de la muestra teniendo en consideración las diluciones efectuadas. Considerar en estos cálculos las diluciones que se han realizado con la disolución problema. Se tiene un peso inicial, un volumen inicial de la solución, una medición de una porción alícuota y finalmente un volumen final de muestra. Expresión de resultado. El resultado del análisis expresado bajo las dos formas siguientes: Contenido de Manganeso en Miligramos: En porcentaje de Manganeso Calcular el % de manganeso que presenta la muestra analizada en base a la siguiente relación: % Mn = peso en miligramos x 100% Peso de muestra

10. Discusión de datos Discutir los datos obtenidos comparando este resultado con el valor considerado verdadero, de acuerdo con el contenido declarado en el producto que sirve de muestra y señalar las conclusiones que se desprenden de la misma. Determinar el error relativo en función de la siguiente fórmula:

% Error = valor experimental - valor verdadero x 100% Valor verdadero

INFORME No III FECHA : 24 / 09 / 09 SUBGRUPO DE TRABAJO: Jueves de 8 am - 11 am ANALISIS DE MANGANESO CALCULOS: DATOS: •

Peso de muestra (capsula)

• Region de espectro

:2.1439 :Visible

• Longitud de Onda optima

:525.4

• Modelo en el menú básico

:Cuantitativo

• Volumen de Muestra disuelta : 80 ml. • Volumen de alícuota • Volumen Final

20 ml. 100 ml.

Cuadro De Resultados No ST.

C.C. (ppm)

Absorvancia

Absortividad

1

4

0.205

0.0513

2

8

0.363

0.0454

3

12

0.538

0.0448

4

16

0.089

0.043 am = 0.0461

Blanco Muestra

13.578

0.594

Absortividad : as = A C.C.

as = 0.205 = 0.0513

am = a1 + a2 + a3 + a4

4

4

as = 0.363 = 0.0454

am = 0.1845

8

4

as = 0.538 = 0.0448

am = 0.0461

12 as = 0.698 = 0.0430 16 Calculo De La Concentración Del volumen Final:

C.M =

Am

Am x b

C.M. =

0.594

_

1 cm. x 0.046 cm1 mg 1

Calculo De La Concentración En Alícuota Y Volumen Muestra.

C.M = 12.8850 mg L

12.8850 mg x 0.1 L x 1.28850 mg. x 100 ml. = 2.0752 mg. L

80 ml.

eq. L.

Calculo Del Número De Mn. De Manganeso En La Muestra.

100 ml. x 2.0752 ml. = 0.280 138.7 mg.

Curva De Calibración ( Incluya Ecuación Para Calculo De Concentración) Y Copia De Concentración De Absorvancias ( Espectrofotómetro) Tabla De Comparación De Resultados ( 2 Grupos )

No

ABS.

CONC.

1

0.103

4.5404

2

0.153

5.7156

Discusión: Los resultados obtenidos en la capsula de vitaton , nos da ha conocer la cantidad de manganeso que contiene dicha capsula casi son similares. Encontrando que la cantidad de manganeso es de 0.280 %. En la curva de calibración salió una sola recta, esto indica que cumplió con la ley de BEER Observación: Para el análisis de un elemento contenido en cualquier tipo de muestra, es necesario eliminar los interferentes que pueda tener , gracias a la calcinación reducimos en un buen % dichos elementos ya que estos pueden interferir con nuestra curva de calibración y proporcionarnos datos erróneos .

Para cada tipo de analito

sometido a espectrofotometría del visible requiere de

ciertos procesos para poder hallar su concentración a una cierta longitud de onda, como acabamos de realizar para determinar Manganeso en una capsula de vitatom.