Facultad De Farmacia Y Bioanálisis

Escuela De Farmacia

Departamento De Análisis Y Control

Cátedra De Análisis Farmacéutico

Informe practica N°2:

Determinación de KMnO4 y K2Cr2O7 en una mezcla binaria en la región visible.

Br. Urdaneta Vera, Luis Ernesto.

Br. Raymar.

Br. Jhoan.

Día de laboratorio: martes

Turno: tarde

Mérida, 28 de abril de 2015

Aplicación de la ley de Lambert y Beer a mezclas

La ley de Lambert y Beer también se puede aplicar a un medio que contenga más

de una clase de sustancias absorbentes. Siempre que no haya interacción entre

las distintas especies, la absorbancia total para un sistema con múltiples

componentes es:

Atotal=A1+A2+…An

Atotal=ε1bc1+ε2bc2+…εnbcn

Donde los subíndices se refieren a los componentes absorbentes 1, 2,..., n.

Con esta relación es posible, en principio, determinar la concentración de cada

uno de los componentes de la mezcla solo si existiera un mínimo de 10nm de

separación de sus respectivos espectros. Por ejemplo, en la figura 1 se muestra el

espectro de una solución que contiene una mezcla de las especies M y N, además

de los espectros de cada uno de los componentes separados. Como puede

apreciarse, no hay una longitud de onda en la que la absorbancia se deba a uno

solo de los componentes. Para analizar la mezcla, primero hay que determinar las

absortividades molares de M y N a las longitudes de onda 1 y 2. Esto implica

emplear suficientes estándares con el fin de asegurar que en el intervalo de

absorbancia que abarca la de la muestra se sigue la Ley de Lambert y Beer.

Obsérvese que se seleccionaron las longitudes de onda en las que los dos

espectros exhiben diferencias significativas.

Figura 1

Para una mezcla con n componentes absorbentes es posible establecer la

concentración de ellos si se plantean, mínimo, n ecuaciones de aditividad para n

longitudes de onda. Para el caso de una solución que contiene dos especies

absorbentes X y Y se escogerán como mínimo dos longitudes de onda, λ1 y λ2

para la medida de la absorbancia total de la mezcla y se plantearan las

ecuaciones:

Aλ1mezcla=(A ¿¿ x)λ1+(A ¿¿ y )λ 1=(ε¿¿ x)λ1bcx+(ε¿¿ y )λ 1bc y ¿¿¿¿ (1)

Aλ2mezcla=(A¿¿ x )λ2+(A ¿¿ y )λ 2=(ε¿¿ x)λ2bcx+(ε¿¿ y )λ 2b c y¿¿¿¿ (2)

Por tanto, para conocer las concentraciones de los compuestos a y b en la

muestra, Cx y Cy, necesitamos en este caso conocer el valor de cuatro constantes

de absortividad molar: axλ 1, a y

λ 1, axλ 2 y a y

λ 2 (Recordar que la absortividad molar

depende del compuesto analizado y de la longitud de onda). El proceso que nos

permite calcular los valores de estas cuatro constantes, llamado calibración, será

el siguiente:

Si preparamos disoluciones individuales de los dos compuestos, y con

concentración conocida, CxP y CyP, al medir su absorbancia para las dos longitudes

de onda obtendremos:

Para el compuesto a: Axλ1=ax

λ1 .b . c x

Axλ2=ax

λ2 .b .c x

Para el compuesto b: A yλ1=ay

λ1 .b . c y

A yλ2=ay

λ2 .b .c y

Ahora, en cada una de las ecuaciones, todos los términos son conocidos excepto

las constantes de absortividad molar, por lo que podemos despejarlas y calcular el

valor de las cuatro constantes de proporcionalidad.

Una vez conocidos los valores de estas constantes, ya podemos sustituirlas en las

ecuaciones (1) y (2), quedándonos un sistema de dos ecuaciones con dos

incógnitas, de cuya resolución obtendremos las siguientes ecuaciones:

C x=A2 . a y

λ1−A1 . a yλ 2

b [(a yλ1 . axλ2 )−(a yλ 2 . axλ1 ) ]C y=

A2 . axλ1−A1 . ax

λ2

b [(axλ1 . ayλ 2 )−(axλ2 . ayλ1 )]

Instrumentación usada

Se usó en la práctica un espectrofotómetro modelo Spectronic 20 que posee un

intervalo espectral que va de 400 a 900 nm, celdas adecuadas para el

espectrofotómetro (2), pipetas volumétricas de 1mL (2), 2mL (2) y 3mL (2), Balón

aforado de 50mL (6), vaso de precipitado (1), gotero (1), piseta (1).

a)

b)

Figura 2. a) Espectrofotómetro Spectronic 20 y b) diagrama de su sistema óptico.

Reactivos.

KMnO4 de concentración 0,05M, K2Cr2O7 de concentración 0,05M

Objetivos.

Determinar por el método espectrofotométrico la concentración de los

componentes de una mezcla binaria que absorbe luz en la región visible.

Procedimiento.

De las soluciones intermedias de KMnO4 y K2Cr2O7 se tomaron 1mL, 2mL y 3mL

de cada una y se preparan los patrones P1= 1:50, P2= 2:50 y P3= 3:50

respectivamente. Se calibró el espectrofotómetro Spectronic 20 de la siguiente

manera:

El mando de la

izquierda se giró hacia

la derecha y se esperó

10 minutos para que

caliente.

Se ajustó la longitud de

onda al valor deseado

con el mando en la

parte superior.

Con el compartimiento

de la muestra cerrado

y vacío, se giró la

perilla de la izquierda

para obtener una

lectura de 0 % T.

Se limpió la celda con

un trapo seco para

eliminar las gotas de

agua destilada o las

huellas dactilares.

La celda llena con el

blanco (agua destilada)

se alineo con la marca

del porta celda y se

cerró la tapa.

Con el botón de la

derecha se llevó hasta

la lectura de 100% T.

Al P2 del KMnO4 se le realizó un barrido desde 450nm hasta 600nm a intervalos de

10nm de separación entre lecturas. Luego de obtener la λmax del KMnO4 se leyó la

absorbancia de los 6 patrones y de la Mx. Seguidamente se calibró el Spectronic

20 a la λmax teorica del K2Cr2O7 (440nm) y se procedió a tomar nuevamente las

absorbancias de los 6 patrones y de la Mx.

λmax λmax

Datos Obtenidos.

1. Barrido del KMnO 4

La longitud de onda analítica del KMnO4 se encuentra en los 530nm.

2. % de Transmitancia para cada patrón y la Mx.

%T KMnO4 K2Cr2O7 Mx

--------- P1 P2 P3 P1 P2 P3 -------

λ1=440nm 89,0 86,5 82,0 72,0 54,0 40,5 61,0

λ2=530nm 62,5 41,5 27,0 98,5 98,0 94,5 43,0

Cálculos.

Longitud de onda % de Transmitancia

450 86,5

460 81,5

470 74,0

480 68,5

490 60,0

500 53,0

510 47,0

520 43,5

530 41,0

540 43,0

550 46,0

560 53,5

570 60,0

580 69,5

590 80,5

600 85,5

1. Concentraciones de cada patrón

KMnO4 (X) K2Cr2O7 (Y)

V c .C c=V d .Cd

Cd=V c .C cV d

V c .C c=V d .Cd

Cd=V c .C cV d

CP1=1mLx 0,05M50mL

=1 x10−3M CP1=1mLx 0,05M50mL

=1 x10−3M

CP2=2mLx 0,05M50mL

=2x 10−3M CP2=2mLx 0,05M50mL

=2x 10−3M

CP3=3mLx 0,05M50mL

=3 x10−3M CP3=3mLx 0,05M50mL

=3 x10−3M

2. Transformaciones de %T a Absorbancia. ( A=2−log (%T ))

Longitud de onda % de Transmitancia Absorbancia

450 86,5000 0,0630

460 81,5000 0,0888

470 74,0000 0,1308

480 68,5000 0,1643

490 60,0000 0,2218

500 53,0000 0,2757

510 47,0000 0,3279

520 43,5000 0,3615

Longitud de onda % de Transmitancia Absorbancia

530 41,0000 0,3872

540 43,0000 0,3665

550 46,0000 0,3372

560 53,5000 0,2716

570 60,0000 0,2218

580 69,5000 0,1580

590 80,5000 0,0942

600 85,5000 0,0680

%T KMnO4 K2Cr2O7 Mx

--------- P1 P2 P3 P1 P2 P3 -------

λ1=440nm 89,0 86,5 82,0 72,0 54,0 40,5 61,0

λ2=530nm 62,5 41,5 27,0 98,5 98,0 94,5 43,0

A KMnO4 K2Cr2O7 Mx

λ1=440nm 0,0506 0,0630 0,0862 0,1427 0,2676 0,3925 0,2147

λ2=530nm 0,2041 0,3820 0,5686 0,0066 0,0088 0,0246 0,3665

3. Coeficiente de absortividad molar (ε).

a KMnO4 K2Cr2O7

a= Ab .c

axP1λ 1 axP2

λ 1 axP3λ 1 a yP1

λ 1 a yP2λ 1 a yP3

λ 1

50,6 31,5 28,7 142,7 133,8 130,8

a= Ab .c

axP1λ 2 axP2

λ 2 axP3λ 2 a yP1

λ 2 a yP2λ 2 a yP3

λ 2

204,1 191,0 189,5 6,6 4,4 8,2

KMnO4 K2Cr2O7

∑P1

P3

aCλ

3=aC

λ

∑P1

P3

axλ1

3=ax

λ 1=36,9∑P1

P3

a yλ1

3=a y

λ 1=135,8

∑P1

P3

axλ2

3=ax

λ 2=194,9∑P1

P3

a yλ2

3=a y

λ 2=6,4

4. Concentraciones de KMnO 4 (X) y de K2Cr2O7 (Y).

[KMnO4] [K2Cr2O7]

C x=A2 . a y

λ1−A1 . a yλ 2

b [(a yλ1 . axλ2 )−(a yλ 2 . axλ1 ) ]C y=

A2 . axλ1−A1 . ax

λ2

b [(axλ1 . ayλ 2 )−(axλ2 . ayλ1 )]

C x=0,3665 x 135,8−0,2147 x 6,41 [ (135,8 x 194,9 )−(6,4 x 36,9 ) ]

C y=0,3665x 36,9−0,2147 x 194,91 [ (6,4 x 36,9 )− (135,8 x 194,9 ) ]

C x=1,84 x 10−3M C y=1,08 x10

−3M

Conclusiones.

En esta práctica concluimos que es posible realizar un análisis de una mezcla

binaria debido a que la absorbancia es una propiedad aditiva y mediante un

modelo matemático se pueden determinar los parámetros desconocidos, en este

caso, se determinó la concentración del Permanganato de Potasio y el Dicromato

de Potasio.

Con esta práctica se cumplió el objetivo de comprobar que la absorbancia es una

propiedad aditiva para un sistema de dos componentes en este caso. Conociendo

las condiciones que tiene que tener cada componente y la manera de operar el

equipo, se pude conocer las características de cada componente, para

posteriormente conocerlas en la mezcla.

Bibliografía.

Principios de análisis instrumental, Douglas A. Skoog, 6ta Edición, Editorial

Cengage Learning.

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2001184/lecciones/

Cap13/03_01_01.htm

http://lcq414.mecanicahn.com/documentos/multicomponentes.pdf

http://www2.uca.es/grup-invest/corrosion/integrado/P5.pdf