ESPECTROFOTOMETRIA

Laboratorio de Anlisis por Instrumentacin 2ESPECTROFOTOMETRIA

1

I. FUNDAMENTO DE LA TECNICA DE ANALISIS

El color aparente de la solucin es siempre el complemento del color absorbido. De modo que una solucin que absorba en la regin del azul, aparecer como amarillo, la que absorbe en el verde aparecer como morada, etc.

La importancia de las soluciones coloreadas descansa en el hecho de que la radiacin absorbida es caracterstica del material que efecta la absorcin.

Es posible determinar una sustancia que sea incolora o muy poco coloreada al agregar un reactivo que la convierta en un compuesto intensamente coloreado.

El trmino generalmente empleado en los anlisis qumicos, basado en la medida de la absorcin de la radiacin es el de absorbancia. El trmino colorimetra debe aplicarse solamente en relacin a la regin del espectro Visible. La espectrofotometra es una divisin de la absorbancia que se refiere especficamente al uso del espectrofotmetro.

II. DESCRIPCION DEL METODO DE ANALISIS

A. ANALISIS CUALITATIVO

Los espectros de absorcin en el ultravioleta y en el visible son de gran utilidad en el conocimiento de la estructura de compuestos orgnicos.

B. ANALISIS CUANTITATIVO

El anlisis de una sustancia absorbente puede llevarse a cabo directamente a travs de la ley de Beer, si no hay otro material absorbente que interfiera o si el material que interfiere puede eliminarse o corregirse en el resultado.

En muchos casos, las sustancias de absorcin despreciable pueden ser espectrofotomtricamente determinadas siguiendo la adicin de un reactivo que produzca un complejo absorbente o uno cromforo. Para efectuar el anlisis cuantitativo se sigue los siguientes pasos:

1. Obtencin de la max a partir de la grfica de Absorbancia vs. Longitud de onda (nm).2. Obtencin del rango ptimo de concentracin (curva de RINGBOOM). Para ello preparamos una serie de soluciones de concentraciones conocidas del analito, desde una bastante diluida hasta una bastante concentrada, y graficando 100-%T vs. Logaritmo de la concentracin. Si se incluye un rango conveniente, resulta siempre una curva en forma de S, conocida como grafica o curva de RINGBOOM. La curva generalmente tiene una regin considerable en donde es casi recta. La extensin de esta porcin recta indica directamente el rango ptimo de concentracin para un anlisis fotomtrico particular.3. Obtencin de la curva de trabajo o curva patrn. Se prepara una serie de concentraciones del analito, los cuales debern encontrarse dentro del rango ptimo de concentracin. Finalmente se grafica la Absorbancia vs. Concentracin.4. Preparacin de la solucin muestra, determine su absorbancia y se calcula su concentracin usando grfico de patrones.

C. DETERMINACION SIMULTANEA DE DOS O MAS COMPONENTES

ADICION DE ABSORBANCIA: Cada especie absorbe como si las otras no estuvieran presentes, por tanto:

III. DESCRIPCION DEL INSTRUMENTO EMPLEADO

ESPECTROFOTOMETRO SPECTRONIC 20 GENESYSESPECIFICACIONESGENESYSTM 20N de catlogo 4001

Ancho ranura espectral8 nm

Sistema opticoRejilla de difraccin1200 lneas/nm

Longitud de ondaRangoExactitud325 a 1100 nm2.0 nm

PantallaCristal lquido, 20-caracteres, 2 lneas

Fotomtrico:Rango

Exactitud

Ruido (a 500 nm)

Corrimiento0 a 125%T-0.1 a 2.5 A0 a 1999 C0.003 A desde 0.0 a 0.3 A 31.0% desde 0.301 A a 2.5 A 0.001 A a 0 A.002 A a 2 A0.003 A/hora

Energa parasita radiante 0.1% T a 340 nm y 400 nm

Vida de la lmparaAproximadamente 1000 horas

Interfaces estndarRS-232C y Centronica

LenguajesPantallaSalida a impresoraManual del operadorSeleccionable (Ingls, Espaol, Francs, Alemn, Portugus, o Checo)Seleccionable (Ingls, Espaol, Francs, Alemn, Portugus, o Checo)Ingls, Espaol, Francs, Alemn, incluido

Requisitos elctricos100 - 240 Volts 10%50 60 Hz 10%

Dimensiones30 cm (12) 33 cm (13) P x 19 cm (7) A

Peso4.5 kg (10 lbs)

IV. TABLA DE RESULTADOS

A. CALIBRACION DE ESPECTROFOTOMETRO

B. DETERMINACION SIMULTANEA DE COMPUESTOS POR ESPECTROFOTOMETRIA

1. K2Cr2O7

2. KMnO7

MEZCLA:MezclaV(mL)C (mM)C(mM/50 mL)A ( =440)A (= 530) ( =440) ( =530)

K2Cr2O7150.30.090.0460.0710.42430.0374

KMnO720.120.00480.13432.5076

ECUACIONES:

A = 440 nm: 0.046 = 0.4243CDICR + 0.1343CPERMnA = 530 nm: 0.071= 0.0374CDICR + 2.5076CPERMn

CDICR = 0.0999 mMCPERMn = 0.0268 mM

C. DETERMINACION CUANTITATIVA DE MANGANESO EN ACEROS, POR ESPECTROFOTOMETRIA

D. DETERMINACION DEL ESPECTRO DEL COLORANTE DEL MAIZ MORADO

1. En H2O:

2. EN HCl:

V. GRAFICOS DE LOS EXPERIMENTOS

A. CALIBRACIN DEL ESPECTROFOTMETRO: SPECTRONIC 20 GENESYS CON CoCl2 EN HCl AL 1%.

Fig. 1. Imagen del espectrofotmetro empleado en la calibracin con CoCl2 en HCl al 1% con el cual se realizaron las lecturas de absorbancia de los patrones y muestras problema.

B. DETERMINACIN SIMULTNEA DE COMPUESTOS POR ESPECTROSCOPIA

Fig. 2. Fig. 3.

Fig.2. Soluciones preparadas de K2Cr2O7, donde se tomaron datos de absorbancia de 400 a 490 nm. Fig.3. Soluciones preparadas de KMnO4, donde se tomaron datos de absorbancia de 450 a 550 nm.

C. DETERMINACIN CUANTITATIVA DE MANGANESO EN ACEROS, POR ESPECTROFOTOMETRA

Fig. 4. Fig. 5.

Fig. 4. Muestras para ser atacadas 4 de sal de Mohr y 3 de acero. Fig.5. Ataque de muestras con mezcla de cidos y luego con peryodato de potasio. Fig. 6. Muestras despus del ataque son envasadas y enrasadas. D. DETERMINACIN DEL ESPECTRO DEL COLORANTE DEL MAZ MORADO

Fig. 7. Fig. 8.

Fig.7. Extraccin de antocianinas a partir de coronta de maz morado. Fig.8. Preparacin de muestra concentrada de antocianinas. A partir de esta se prepararon dos soluciones en H2O y HCl, las cuales se realizaron las respectivas medidas de absorbancia. Fig. 9. De manera adicional se prepar una solucin de mezcla de K2Cr2O4 y KMnO4.

Fig. 9.

VI. DISCUSION DEL METODO EMPLEADO

EL mtodo de anlisis en espectroscopia visible es similar en espectroscopia ultravioleta, ya que tanto las dos tcnicas realizan anlisis cualitativos y cuantitativos de muestras problema. Sus diferencias radican en el tipo de energa radiante y el rango de longitud de onda que a cada una le corresponde.

En espectroscopia visible se utiliz a diferencia del ultravioleta el equipo emplea una lmpara de haz simple, no emplea un software en el anlisis, cuenta con un solo compartimento de muestra por lo que el blanco no que da fijo en la porta muestra. Las celdas empleadas en este mtodo son hechas de vidrio a diferencia de las hechas en silicio para las cubetas del espectrofotmetro ultravioleta.

Finalmente lo resaltante es el tipo de muestra. En la espectroscopia visible podemos realizar mediciones de absorbancia y transmitancia tanto para sustancias coloreadas como para sustancias no coloreadas con ayuda de compuestos que cuenten en su estructura con grupos cromforos.

VII. DISCUSION DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS

En el caso de la determinacin simultnea de compuestos se observ que tanto para el dicromato de potasio y el permanganato de potasio no son linealmente dependientes con la concentracin en la longitud de onda mxima obtenida luego de graficar A vs. . Se observa dependencia lineal en mayor rango estadstico cuando se hacen las lecturas de absorbancia a un valor intercambiado de longitud de onda.

En la determinacin de Mn de muestras de acero se determin cantidad de manganeso presente en poca proporcin en la muestra analizada. Cabe mencionar que esto radico desde el ataque de muestra y la preparacin de las soluciones patrn. Esto se debi a la mezcla de cidos cuyos componentes sirvieron uno como oxidante fuerte y otro formando complejo con el hierro. Finalmente el peryodato de potasio al reaccionar con la muestra se evidencio una solucin de color violeta con la cual se prepararon patrones de mediciones de absorbancia.

VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. Al igual que la espectroscopia ultravioleta la espectrofotometra en el rango del visible puede realizar anlisis cualitativos y determinaciones cuantitativas.2. La espectrofotometra emplea en el equipo una lmpara de haz simple como fuente de energa radiante.3. Su tcnica consta en el equipo cuenta con un solo compartimento lo cual no mantiene fijo el blanco antes de tomar lecturas de absorbancia o trasmitancia.4. Se utilizaron sustancias como el peryodato de potasio quien otorgo color debido una reaccin con las muestras patrn y problema antes de la toma de medidas.5. Se recomienda que antes de cualquier lectura de absorbancia se debe realizar la calibracin, ya que se recuerda que el equipo cuenta con un solo compartimento.6. El llenado de las cubetas no debe exceder los del volumen de estas.7. Antes de cualquier lectura de equipo las cunetas de vidrio deben estar kimpias.

IX. BIBLIOGRAFIA

1. SKOOG D., HOLLER J., NIEMAN, T. (2001). PRINCIPIOS DE ANALISIS INSTRUMENTAL. Espaa: Mc Graw Hill.

2. Divisin Analtica GII. (17/01/01). IZASA LAB. LA REVISTA ANALITICA DE IZASA, 2/01, 12. 12/06/15, De www.izasa.es Base de datos.

3. Mercers Row. (2005). Espectrofotometro GENESYS 20. 01/2005, de Thermo Spectronic Sitio web: http://quimica.izt.uam.mx/mexperimental/documentos/Spectronic20GenesysSpn.pdf.

1