Universidad Nacional Andrés Bello Laboratorio Química Analítica e Instrumental QUI-141 Profesora: Karina González

LABORATORIO 6:

“DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE FÓSFORO POR ESPECTROFOTOMETRÍA’’

Integrantes: Eduardo Valderrama

Curso: QUI141 – Sección 03

Fecha de entrega: sábado 5 de Octubre del 2013

Introducción

La Espectrofotometría es uno de los métodos de análisis instrumental más comunes, en especial el de UV-Visible, que consiste en convertir las sustancias en derivados coloreados para poder ser analizados. Generalmente se utilizan aparatos que miden absorción de luz monocromática, de una longitud de onda co-nocida, llamados espectrofotómetros. La cantidad de luz absorbida está relacionada con la concentración de la sustancia en estudio según la ley de Beer:

A = ε x C x l (1)

Siendo A la absorbancia o densidad óptica, medida por el aparato, C la concentración de la sustancia en es-tudio, l el espesor de disolución atravesada por la luz, o paso óptico, y ε es la absortividad o absortividad molar si se usa la concentración en molaridad, la cual es característica de cada sustancia medible colorimé-tricamente. El paso óptico de las cubetas usualmente de 1 cm. Las cubetas suelen ser de plástico o vidrio óptico para las mediciones en el espectro visible, y de cuarzo para las que se llevan a cabo en la región ul-travioleta (por debajo de 360 nm). De acuerdo con la formula (1), para una sustancia determinada, medida en condiciones similares (igual cubeta e igual longitud de onda) se cumple: A = c A* c*Por lo tanto, existe una proporcionalidad entre la absorbancia y la concentración.La ley de beer dice que la absorbancia total de una mezcla a determinada longitud de onda, será igual a la suma de las absorbancias individuales de las especies que absorben. En el análisis químico podemos construir una curva de calibrado de patrón externo, que consistente en me-dir cantidades conocidas de analito (patrones o estándares) y luego puede utilizarse para interpretar la res-puesta a la cantidad de una muestra desconocida. Así a partir de una gráfica se puede determinar la con-centración de una muestra problema, ocupando la absorbancia medida vs la concentración de analito:

Las disoluciones blanco, contienen todos los disol-ventes y reactivos pero sin el analito, y por lo tanto pueden utilizarse para medir las respuesta a impure-zas o especies interferentes y utilizarlas como un ‘‘cero’’ en la medición de la absorbancia.

También puede realizarse otro método al hacer uso de adicion-patrón y construir una curva de calibración de patrón interno, donde añadimos cantidades conocidas de analito a la muestra problema. Así a partir del au -mento de la absorbancia se analiza cuanto analito hay en la muestra problema.

Los objetivos del práctico son el análisis del contenido de fósforo en una muestra real mediante espectro-fotometría UV – Visible y la Aplicación de métodos de cuantificación haciendo uso de curvas de calibración y de adición estándar.

Parte Experimental

1. Materiales y reactivos usados :

Espectrofotómetro de doble haz UV-Vis Cubetas de 1 cm de paso óptico Matraces aforados de 50 mL Matraces aforados de 100 mL Bureta de 10 mL Pipeta aforada de 10 mL Propipeta Probeta de 50 mL Solución patrón stock de fósforo de aproximadamente 100 mg/L Solución B: Molibdato de amonio con tartrato de antimonio y potasio en H2SO4 5 N más ácido ascórbico.

2. Métodos y condiciones experimentales

En el presente practico se hace uso de la espectroscopia UV-Visible, donde utilizamos un instrumento conocido como espectrofotómetro para medir la absorbancia y encontrar la concentración de analito en una muestra problema utilizando dos métodos, el primero donde se construye una curva de calibración de patrón externo y el segundo con una curva de calibración de patrón interno.

3. Descripción de la técnica :

Se toman 10 mL de una muestra problema y se llevan a un matraz de 50 mL, luego se agrega agua hasta la mitad, se agita, se agregan 8 mL de la solución B, se agita suavemente, se enraza con agua y se homogeniza.Se toma una alícuota de 10 ml de un solución patrón stock de 100 ppm de fosforo y se llevan a un ma-traz, se afora con agua destilada. A partir de esta solución de 10 ppm se toman alícuotas de 1,2, 3, 4, 5 ml que se llevan a 5 matraces de 50 mL para cada alícuota. A cada uno de estos matraces se agrega agua hasta la mitad, se agita, luego se agregan 8 mL de solución B, se agita suavemente y se enraza hasta el aforo con agua.Se esperan 30 minutos antes de medir con el espectrofotómetro

Se prepara el blanco, de modo que se toman 8 ml de la solución B, y se afora con agua. Luego se lleva a una cubeta y se mide con el espectrofotómetro. Finalmente se llevan las muestras de concentración co-

nocida y la muestra problema a las cubetas y se mide a los 882 nm con el espectrofotómetro para luego construir una tabla de absorción vs concentración y se realiza el respectivo grafico.

Ahora se realiza el método de adicion estándar, donde se preparan cuatro matraces a los cuales se le agrega 10 mL de la muestra problema y en orden a cada matraz se le agrega otro volumen adicional de 0, 1, 2, 3 mL de patrón de 10 ppm de fosforo antes preparado. Luego a cada matraz se le vierte agua has-ta la mitad, se agita, se le agregan 8 mL de la solución B, se enraza hasta el aforo con agua, se homoge-niza y se esperan 30 minutos.

Las soluciones se llevan a sus respectivas cubetas y se mide con el espectrofotómetro a los 882 nm, se construye una tabla con los datos de absorbancia vs concentración y se realiza el respectivo grafico.

Resultados

1. Curva de calibrado de patrón externo:

Respectivas diluciones para encontrar la concentración:

- 1 mL x 10 ppm = C1 x 50 mL C1 = 0,2 ppm- 2 mL x 10 ppm = C1 x 50 mL C2 = 0,4 ppm- 3 mL x 10 ppm = C1 x 50 mL C3 = 0,6 ppm- 4 mL x 10 ppm = C1 x 50 mL C4 = 0,8 ppm- 5 mL x 10 ppm = C1 x 50 mL C5 = 1,0 ppm

Concentración (ppm) Absorbancia0,2 0,1520,4 0,2230,6 0,2540,8 0,3031,0 0,346

Muestra problema 0,244

Si la ecuacion de la recta es: y = 0,2505x + 0,1031Por lo tanto la concentracion de la muestra problema es:

0,244 = 0,2505x + 0,1031x = 0,562 ppm contenido en los 50 ml del matraz

por lo tanto el volumen de la alicuota de 10 mL corresponde a la concentración real de la muestra pro-blema:

50 mL x 0,562 ppm = 10 mL x Cmp

Cmp = 2,81 ppm de contenido de fósforo en la muestra problema.

2. Curva de calibrado de patrón Interno:

Volumen añadido de estándar Absorbancia0 mL 0,2451 mL 0,3042 mL 0,3323 mL 0,375

CMP = b CSt

m VMP

CMP = (0, 2451 x 10 ppm)/ (0, 0434 x 10 mL)

CMP = 4,65 ppm de contenido de fósforo en la muestra problema.

Discusión

En la determinación de calibrado de patrón externo, se obtuvo un grafico lineal con un r2 = 0,9998, lo que demuestra una buena precisión en el preparado de las soluciones, por lo que la concentración de fósforo calculada, la cual es de 2,81 ppm, es confiable. En esta determinación se hizo el uso de un blanco que al contener todo los solventes y reactivos sin el analito, que sirvió para descartar las interferencias en la medición y ocuparla como un punto cero en la medición de absorbancia.

En la determinación de calibrado de patrón interno (adicion de patrón) se obtuvo un gráfico lineal con un r2 = 1, lo cual indica que la curva presenta una correlación positiva perfecta. Así el r2 obtenido es tan aceptable como la obtenida con el calibrado de patrón interno. Por esto creemos que la concentración obtenida la cual fue de 4,65 ppm puede estar mas cercana a la concentración real de fosforo en la muestra problema que el valor obtenido en el calibrado de patrón interno. En el grafico fue eliminado el punto correspondiente al añadido de 2 ml de patrón porque suponemos un error en la toma de las alícuotas de la solución patrón de 10 ppm con la pipeta.

La matriz es todo lo que hay en la muestra problema y el efecto que produce es el cambio que experimenta la absorbancia con todo lo que hay en la muestra además del analito. Es por esto que la matriz afecta a la absorbancia medida. Puede que la matriz tenga componentes desconocidos que sean imposibles de incluir en las disoluciones de patrón al construir la curva de calibrado. Así cuando se agrega un volumen pequeño de solución del patrón a la muestra desconocida, no varia significativamente la absorbancia medida (que se traduce en la concentración calculada) y se debe a que la matriz ejerce el mismo efecto sobre el mismo analito añadido sobre el que hay en la muestra problema.Cabe destacar que el efecto matriz es un efecto indeterminado de las especies que rodean a la muestra que afectan a la sensibilidad, cuando el efecto de una especie es determinado (y aditivo) se habla de interferencia. 

El uso de la adicion de patrón es especialmente útil cuando la composición de la muestra es desconocida y afecta a la señal analítica. Pero la desventaja es que este método esta basado en la extrapolación por lo tanto no es tan preciso y se puede cometer un error. En cambio el método utilizando la determinación por patrón externo se basa en la interpolación y por lo tanto la absorbancia medida para la muestra problema cae dentro de la proporcionalidad de la absorbancia con la concentración, el cual es bastante preciso y fácil de visualizar.

En este caso no podemos estar seguro de si ocurre o no un efecto de matriz sin tener una forma de comparar ambos métodos utilizados. Pero estamos seguros de que la concentra-ción real de la muestra problema debe de estar en el rango de las concentraciones obtenidas

en ambos métodos porque la espectroscopia UV-Visible es un método bastante preciso, a pesar de esto no tenemos el valor real de la concentración de la muestra problema para sa-ber la exactitud.

Conclusión

Se hizo cumplimiento de los objetivos en razón de que se pudo cuantificar, mediante espec-trofotometría UV-Visible, el contenido de fósforo en una muestra real gracias a las absor-bancias obtenidas experimentalmente, al realizar las correspondientes curvas de calibra-ción. Pero no estamos seguros de cual concentración obtenida de ambos métodos, 4,65 o 2,81 ppm, está mas cercana a la concentración real de la muestra problema. A pesar de esto el práctico se considera como exitoso porque se aprendió sobre el uso del espectrofotóme-tro

Bibliografía

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