Informe De Laboratorio 2 Grupo 6.docx

CUANTIFICACIÓN COLORIMÉTRICA DE LA CONCENTRACIÓN Yesid Alexander Chávez Buitrago Shirley Camila Guarín Amórtegui Laboratorio de Técnicas Básicas en Química – 1000025, Práctica 6 Profesor: Nelson Jair Castellanos. Abril 4, 2017 RESUMEN En el presente artículo se muestra el informe de la práctica de laboratorio “Cuantificación colorimétrica de la concentración” en la cual se analizó el azul de metileno diluido en agua, primero se registró la absorbancia de una solución de azul de metileno a distintas longitudes de onda, se realizó una curva espectral de la solución en la que se determinó el punto máximo de absorbancia de la solución. Además se cuantifico la absorbancia de diferentes diluciones a la longitud de onda de máxima absorbancia para realizar una curva de calibración del compuesto, finalmente se determinó la concentración de una muestra problema de azul de metileno usando la curva de calibración creada. Palabras Clave: Colorimetría, Ley de Beer- Lambert, Espectro visible, Absorbancia. ABSTRACT This article it shows the report of the laboratory practice “Colorimetric quantification of concentration" in which the methylene blue diluted in water was analyzed, in the first place the absorbance of a solution of methylene blue was recorded at different wavelengths, A spectral curve of the solution was performed in which the maximum absorbance of the solution was determined. In addition, the absorbance of different dilutions at the wavelength of maximum absorbance was quantified to make a calibration curve of the substance, finally the concentration of a problem sample of methylene blue was determined using the calibration curve created. Key Words: Colorimetry, Beer–Lambert law, Visible spectrum, Absorbance. 1

Dónde:

INTRODUCCIÓN La práctica “Cuantificación colorimétrica

I1 es la intensidad entrante.

de la concentración” tuvo como propósito

I0 es la intensidad saliente.

complementar

A es la Absorbancia.

el

análisis

de

las

concentraciones en soluciones, esta vez desde el punto de vista de la colorimetría.

La cantidad de luz que es retenida se

Durante

midieron

denomina Absorbancia de la muestra la

absorbancias de distintas soluciones de

cual depende de la concentración de la

azul

con

especie que absorbe.2 La ley que describe

concentraciones diferentes, permitiendo

el proceso de absorción es la misma Ley

construir una curva espectral y una curva

de Lambert-Beer que también puede

de

expresarse como:

la

de

práctica

metileno

calibración,

se

cada

para

una

representar

los

resultados se usaron cálculos matemáticos modelos

estadísticos

y

𝐴 = − log

cifras

𝐼1 = 𝜖. 𝑐. 𝑙 𝐼0

significativas de la manera correcta. Dónde: Ya que todos los objetos absorben luz de la

región

visible

electromagnético,

del las

espectro soluciones

coloreadas también lo hacen, dependiendo

l es la longitud del recipiente en cm. c es la concentración de soluto en mol/L. ϵ es la absortibidad molar medida en L/mol.cm.

de la concentración de la disolución o de la longitud de onda a la cual sea expuesta. La ley de Beer-Lambert sirve para La Ley de Lamber-Beer relaciona la

cuantificar

intensidad de luz entrante en un medio

especies (es decir, solutos) que absorben

con la intensidad saliente después de que

la luz. Lamentablemente la ley de Beer-

en

una

Lambert tiene una limitación pues solo es

absorción, esta relación se denomina

aplicable a soluciones diluidas que tengan

Transmitancia.1

una concentración menor a 0,01M; esto

dicho

medio

La

se

produzca

transmitancia

expresa como: 𝐼1 𝑇= = 10−𝐴 𝐼0

se

la

concentración

de

las

debido a que en mayores concentraciones se reduce tanto el espacio entre partículas que se altera la absorción de la solución.3 2

Para medir la absorbancia de una solución

El azul de metileno, cuyo nombre

se hace uso del espectrofotómetro este

científico es cloruro de metiltionina es

instrumento

una

tiene

la

capacidad

de

molécula

orgánica

heterocíclico

través de una muestra y medir la cantidad

molecular

de luz que es absorbida por dicha

cristalina presenta un color verde oscuro,

muestra.4

pero en disoluciones en agua o alcohol es

utiliza una curva espectral para una solución en particular y para representar

de

tipo

proyectar un haz de luz monocromática a

Para representar valores de absorbancia se

aromático

de

C16H18CIN3S,

formula

en

forma

de color azul profundo.5 Esta fue la sustancia que se diluyo en agua y se analizó durante toda la práctica.

absorbancia y concentración de diferentes diluciones de una sustancia se usa una curva de calibración, una curva espectral

SECCION EXPERIMENTAL

es aquella representación gráfica que mide

la

absorbancia

de

un

color

generalmente desde el infrarrojo hasta el

Procedimiento

1:

Construcción

de

curva espectral de azul de metileno:

ultravioleta. Una curva de calibración es una gráfica que relaciona la concentración

Como ya se mencionó el compuesto que

de una muestra con su absorbancia.

se analizó en esta práctica fue el azul de metileno, para la construcción de la curva

Para poder realizar las distintas diluciones se hace del uso de la siguiente ecuación.

espectral de azul de metileno se empezó con una solución stock de 50ppm que fue diluida hasta tener 10ppm, esta última fue

𝑉1 . 𝐶1 = 𝑉2 . 𝐶2

llevada a un espectrofotómetro y usando Donde

V

es

volumen

y

C

es

concentración, esta ecuación relaciona el volumen con la concentración ya que estos

dos

son

inversamente

proporcionales por lo que al multiplicarse generan

una

misma

constante

para

como blanco agua destilada, se midió la absorbancia de la misma a diferentes longitudes

de

onda,

se

registraron

intervalos de 500nm hasta 700nm, estos valores registrados se pueden ver en la tabla (1).

diluciones del mismo compuesto. 3

Tabla (1) Datos para curva espectral. Longitud de onda Absorbancia(±0,002)

Procedimiento

2:

Construcción

de

curva de calibración:

500nm

0,004

Para la construcción de la curva de

550nm

0,023

calibración

600nm

0,161

soluciones diluidas de azul de metileno

630nm

0,212

con diferente concentración, se partió de

650nm

0,323

una solución stock de azul de metileno de

660nm

0,376

50ppm;

670nm

0,350

concentración de 15ppm, 10ppm, 8ppm,

680nm

0,199

5ppm y 3ppm una vez realizadas estas se

690nm

0,072

transfirió una muestra de cada una a una

700nm

0,020

celda, se midió y registro la absorbancia

se

fueron

necesarias

hicieron

varias

diluciones

con

de cada una en el espectrofotómetro a una longitud de onda de 660nm por ser la que mayor absorbancia registraba. Estos datos Luego de haber registrados los datos de

registrados se observan en la tabla (2).

absorbancia de solución de azul de

Con la absorbancia registrada y la

metileno,

curva

concentración de cada dilución conocida

espectral, esta curva permitió apreciar en

se creó por medio de una hoja de cálculo

cual longitud de onda la solución tenía

una curva de calibración relacionando la

una mayor absorbancia, esto con el fin de

absorbancia

usar esa longitud de onda al momento de

concentración. De esta curva se obtuvo

analizar

una

se

otras

construyó

muestras

una

del

mismo

ecuación

en

función

lineal

que

de

la

permite

compuesto con diferente concentración,

determinar la absorbancia de cualquier

esto se hará en el siguiente procedimiento.

solución de azul de metileno conociendo

La curva espectral del azul de metileno a

su

10ppm se puede apreciar en la sección de

concentración de una muestra conociendo

resultados y discusión de resultados en la

su absorbancia .La curva de calibración se

figura (1). Hecho este procedimiento se

puede apreciar en la sección de resultados

pasó al siguiente.

en la figura (2).

concentración

o

determinar

la

4

Tabla (2). Información sobre soluciones curva de calibración colorimétrica. Concentración Patrón

Volumen Stock

Volumen Final

Absorbancia (±0.002)

15ppm

3.0 ml

10.000 ml ± 0,025

0.556

10ppm

2.0 ml

10.000 ml ± 0,025

0.437

8ppm

1.6 ml

10.000 ml ± 0,025

0.317

5ppm

1.0 ml

10.000 ml ± 0,025

0.214

3ppm

0.6 ml

10.000 ml ± 0,025

0.148

0ppm

0.0 ml

10.000 ml ± 0,025

0.000

Procedimiento 3: Determinación de

RESULTADOS Y DISCUSION DE

concentración desconocida de muestra

RESULTADOS

problema de azul de metileno.

Esta práctica permitió analizar el azul de

Después de realizados los procedimientos

metileno cuando se encuentra diluido en

anteriores,

agua destilada.

se

recibió

una

solución

problema de azul de metileno la cual era desconocida su concentración.

Se realizó la curva espectral que se puede apreciar en la figura (1). Como se podrá

Se transfirió parte de esta solución

ver en la gráfica la absorbancia de la

problema a una celda para medir su

muestra se empieza a tomar desde los

absorbancia en el espectrofotómetro, por

500nm donde la absorbancia es cercana a

medio de este instrumento se determinó

cero y empieza a crecer hasta llegar a los

su absorbancia la cual fue de 0.259 (las

660nm que es el punto donde alcanza la

unidades

son

mayor absorbancia, esta que es de 0,376 y

la

luego comienza a decaer rápidamente.

ecuación obtenida en el procedimiento 2

Esta longitud de onda máxima fue la

se pudo determinar la concentración de la

usada para medir las diferentes diluciones

muestra problema esta concentración fue

de azul de metileno y construir la curva de

de 6.5 ppm.

calibración

de

despreciables),

absorbancia haciendo

uso

de

del

azul

de

metileno.

5

Figura (1).

Figura (2).

6

Después se tomó la absorbancia de

arrojo un valor de 7.6ppm, pero en este

diferentes diluciones de azul de metileno

informe se tuvo en cuenta solamente el

con

se

valor obtenido por la hoja de cálculo al

construyó la curva de calibración que se

ser más confiable por tener menor

puede ver en la figura (2). Algo relevante

incertidumbre, es decir el valor de 6.5

que se pudo saber al hacer esta grafica es

ppm.

concentración

conocida

y

que entre mayor sea la concentración de la solución, mayor será la absorbancia de la misma por esta razón la gráfica es creciente. En la misma figura (2) se puede apreciar la ecuación de la recta que relaciona la absorbancia en función de la concentración, esta ecuación se obtuvo mediante una hoja de cálculo, hay que aclarar que mientras se realizó la práctica se obtuvo una ecuación distinta por no utilizar

una

hoja

de

cálculo,

sino

procedimientos matemáticos sencillos.

Una vez se obtuvo la concentración de la muestra problema se realizó el respectivo análisis estadístico individual es decir el análisis estadístico únicamente del grupo del presente informe es decir, el grupo 6; se comparó el valor obtenido que fue de 6.5ppm con el valor teórico real que es de 7.5ppm, se obtuvo un error absoluto de 1.0, este error absoluto significa a que distancia se encuentra el valor obtenido del valor real. Después se calculó el error relativo mediante el uso de su respectiva

Posterior a la creación de las anteriores

ecuación y se obtuvo un valor de 0.133

graficas se recibió una muestra problema

que para entenderlo mejor se representa

con concentración desconocida y una

como porcentaje es decir 13.3%.

parte de esta fue transferida a una celda para ser determinar su absorbancia en el espectrofotómetro, este instrumento arrojo un valor de 0,259 de absorbancia y mediante el despeje de la ecuación mostrada en la figura (2) se obtuvo una concentración de 6.54ppm, redondeándola a 6.5ppm. Como se dijo anteriormente es necesario aclarar que durante la práctica se obtuvo una ecuación diferente y esta

Como se puede ver el valor real y el valor obtenido no son iguales por esta razón se obtuvo un error, este error es debido a errores humanos como pueden ser la medición al momento de realizar las diluciones,

la

presencia

sustancias

interferentes por mal lavado del material, inclusive

una

mala

calibración

del

espectrofotómetro o errores aleatorios que 7

pudieron surgir al momento de realizar la

realizar el respectivo análisis estadístico.

práctica.

Primero se calculó el promedio de todos

Después de obtener la concentración de la solución problema esta se registró en una tabla donde todos los grupos que hicieron la práctica registraron el valor que obtuvieron, personales y

por

diferentes

errores

aleatorios que pudieron

surgir durante la práctica no todos los grupos tendrán el mismo valor de concentración para la solución, los valores de concentración obtenidos por cada grupo se muestran en la tabla (3).

los grupos, se obtuvo un valor de 6.7ppm, una vez determinado el promedio se procedió a calcular la varianza de la población usando el programa de hoja de cálculo la varianza obtenida fue de 0.27. Una vez obtenida la varianza se determinó la desviación estándar y se obtuvo un valor de 0.54. Con estos datos se construyó una gráfica para representar mejor estos valores, y entender la dispersión de todos los grupos, se determinó un límite máximo y un mínimo

Tabla (3). Concentraciones obtenidas

de acuerdo con la desviación. Esta grafica

por cada grupo cada grupo:

se puede apreciar más adelante en la

GRUPO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

CONCENTRACION 6.0 6.25 6.3 6.7 7.19 6.54 6.17 7.125 6.12 6.70 6.9 7.98 6.9 6.9

Figura (3). Después de que se realizó la gráfica de desviación, se calculó el error absoluto promedio de todos los grupos, se utilizó la concentración promedio que fue de 6.7ppm y se comparó con el valor teórico real que es de 7.5ppm, se obtuvo un error absoluto de 0.8 que sería la distancia que hay entre el promedio y valor real. Después de haber determinado el error absoluto se calculó el error relativo que fue de 0.106 que se expresa mejor como

Al reportar cada grupo valores de

un porcentaje de error relativo es decir

concentración diferentes se procedió a

10.6%.

8

Figura (3).

práctica se obtuvo una ecuación similar

CONCLUSIONES Al finalizar la práctica se concluyeron varias cosas en primer lugar se encontró que la absorbancia máxima que puede alcanzar cualquier solución de azul de metileno ocurre cuando se expone a una longitud de onda de 660nm. Se realizó una curva de calibración del azul de metileno midiendo la absorbancia de diferentes diluciones de azul de metileno; esta curva genero una ecuación lineal que relaciona la absorbancia en función de la concentración,

haciendo

programa de cálculo

uso

de

se obtuvo

ecuación

y=0.00393.x

representa

la

absorbancia

donde y

un la

y

x la

concentración; en el momento de la

que fue descartada por ser menos confiable que la obtenida por el programa. Finalmente se calculó la concentración de una muestra problema midiendo su absorbancia en el espectrofotómetro y con la ecuación anteriormente mencionada se obtuvo un valor de 6.5ppm, algo alejado al valor teórico real que es de 7.5ppm, esto se posiblemente debido a distintos errores aleatorios que pudieron surgir durante la realización de la práctica. BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA: 1. Martínez, M.J.; Calderón, M.N., Guía de

laboratorio

de

técnicas

básicas-

Colorimetría, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, 2016, 70-76. 9

2. “BMGLABTECH” http://www.bmglabtech.com/es/tecnologi co/modos-de-deteccion/absorbancia/ (Abril 1, 2017). 3. “Técnicas Instrumentales” https://tecnicasinstrumentales.wikispaces. com/Ley+de+Lambert+Beer (Abril 1, 2017). 4. “Wikipedia” https://es.wikipedia.org/wiki/Espectrofot %C3%B3metro (Abril 1, 2017). 5. Martínez, M.J.; Calderón, M.N., Guía de

laboratorio

de

técnicas

básicas-

Colorimetría, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, 2016, 70-76.

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