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potasio (KMnO4) a traves de espectrometri y más Monografías, Ensayos en PDF de Química Analítica solo en Docsity!
DEPARTAMENTO DE EDUCACI ´ON Periodo Mayo-Agosto 2023
An´alisis de la Absorbancia del Permanganato de
potasio (KMnO4) a trav´es de espectrometria
UV-visible
Rosado F. Ure˜na A. Espinal H. Castro M. Encarnaci´on R. Msc.Vegoline A.
Resumen
En el estudio realizado, se llevaron a cabo dos tipos de laboratorios: uno virtual y otro experimen- tal. En el laboratorio virtual, se ajust´o la longitud de onda de 464 nm a 604 nm y se utilizaron soluciones de KM nO 4 con concentraciones de 60 a 480 μM. Se activ´o un l´aser con la longitud de onda requerida y se midi´o la absorbancia utilizando una cubeta de 0.5 cm. Se repitieron estos procesos variando las concentraciones y la longitud de la cubeta.
En el laboratorio experimental, se a˜nadi´o una soluci´on de permanganato de potasio en cubetas de 0.5 cm y 1.0 cm, y se eliminaron las burbujas de aire. Se establecieron las longitudes de onda deseadas y se registr´o la absorbancia utilizando un espectrofot´ometro. Se realizaron m´ultiples medicio- nes con diferentes concentraciones de KM nO 4 y se compararon con la curva te´orica de calibraci´on.
Los resultados mostraron que la absorbancia aument´o hasta la longitud de onda de 544 nm, a partir de la cual comenz´o a disminuir. Se observ´o una discrepancia entre la curva experimental y la te´orica en t´erminos de absorbancia para diferentes concentraciones y longitudes de cubeta. Se encontr´o una desviaci´on est´andar media de 0.1017 en el laboratorio experimental, mientras que en el laboratorio virtual fue de 0.2117, lo que indica una mayor dispersi´on en las mediciones te´oricas. Sin embargo, en ambos casos se estableci´o una relaci´on entre la concentraci´on y la longitud de ruta en la absorci´on del permanganato de potasio.
Abstract
In the study carried out, two types of laboratories: a virtual one and an experimental one. such. In the virtual laboratory, the length of the wave from 464 nm to 604 nm and solutions were used of KM nO 4 with concentrations from 60 to 480 μM. A laser with the required wavelength was activated and the absorbance was measured using a cuvette of 0.5 cm. These processes were repeated varying the concentrations and the length of the cuvette. In the experimental laboratory, a potassium permanganate solution in cuvettes 0.5 cm and 1. cm, and bubbles were removed of air. Wavelengths were established values and the absorbance was recorded using a spectrophotometer. Multiple measurements were taken nes with different concentrations of KM nO 4 and compared with the theoretical calibration curve.
The results showed that the absorbance auto- ment up to the wavelength of 544 nm, at from which it began to decrease. It was observed a discrepancy between the experimental curve and the theoretical in terms of absorbance for different concentrations and cuvette lengths. A mean standard deviation of 0.1017 in the experimental laboratory, while in the virtual laboratory it was 0.2117, which indicates a greater dispersion in the theoretical measurements. However, in both cases a relationship between concentration and path length in the absorption of potassium permanganate.
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Introducci´on
El estudio de la absorci´on de luz por sustancias qu´ımicas es muy significativo en diversos campos cient´ıficos, particularmente en qu´ımica anal´ıtica. La absorbancia es una medida cuantitativa de la cantidad de luz que una sustancia absorbe en una longitud de onda espec´ıfica. Se utiliza para evaluar la capacidad de una sustancia para absorber la luz en relaci´on con su concentraci´on y las caracter´ısticas de la luz incidente. Este experimento se centra en investigar la relaci´on entre la concentraci´on de sustancias, la longitud de onda y la longitud de la cubeta, destinando el permanganato de potasio (KM nO 4 ) como sustancia absorbente de color vio- leta intenso.
El permanganato de potasio (KM nO 4 ) es un compuesto qu´ımico inorg´anico que tiene diversas aplicaciones como: agente oxidante, desinfectante, en tratamiento de aguas, y en el an´alisis qu´ımico. Debido a su coloraci´on caracter´ıstica, se destina co- mo indicador en an´alisis qu´ımicos y titulaciones. El cambio de color de violeta a incoloro o amarillo se usa para detectar el punto final de ciertas reacciones.
La Espectrofotometr´ıa es una de las t´ecnicas expe- rimentales m´as populares para la detecci´on espec´ıfi- ca de mol´eculas. Se caracteriza por su precisi´on, sensibilidad y su aplicabilidad a mol´eculas de dis- tinta naturaleza (contaminantes, biomol´eculas, etc) y estado de agregaci´on (s´olido, l´ıquido, gas). Los fun- damentos f´ısico-qu´ımicos de la espectrofotometr´ıa son relativamente sencillos. Los m´etodos espectro- fotom´etricos son m´etodos instrumentales empleados en qu´ımica anal´ıtica basados en la interacci´on de la radiaci´on electromagn´etica, u otras part´ıculas, con un analito para identificarlo o determinar su concentraci´on. Algunos de estos m´etodos tambi´en se emplean en otras ´areas de la qu´ımica para eluci- daci´on de estructuras.
En los m´etodos espectrofotom´etricos se mide la intensidad de luz (energ´ıa radiante o radiaci´on electromagn´etica) para determinar la concentraci´on del analito presente en una muestra. Las t´ecnicas espectrofotom´etricas se diferencian tambi´en seg´un la forma en la que se encuentra el analito en el momento en el que sufre el proceso espectrosc´opico. Estos m´etodos emplean t´ecnicas que se dividen en
t´ecnicas espectrosc´opicas y en t´ecnicas no espec- trosc´opicas. T´ecnicas espectrosc´opicas: Estas t´ecnicas se ba- san en el estudio de la interacci´on entre la materia y la radiaci´on electromagn´etica en funci´on de la lon- gitud de onda. Utilizan la absorci´on, emisi´on, dis- persi´on o reflexi´on de la luz en diferentes rangos del espectro electromagn´etico para obtener informaci´on sobre la composici´on y estructura de las sustancias. Algunas de las t´ecnicas espectrosc´opicas m´as co- munes incluyen: Espectroscopia UV-Visible: Mide la absorci´on o reflexi´on de luz ultravioleta y visible para estudiar la estructura electr´onica de los com- puestos. Espectroscopia infrarroja (IR): Examina la absorci´on de radiaci´on infrarroja por parte de las mol´eculas para identificar grupos funcionales y determinar la estructura qu´ımica. Espectroscopia de resonancia magn´etica nuclear (RMN): Utiliza la interacci´on de n´ucleos at´omicos con un campo magn´etico para estudiar la estructura molecular y determinar la composici´on qu´ımica. Espectroscopia de masa: Mide la relaci´on masa-carga de iones generados a partir de una muestra para determinar la composici´on y estructura de los compuestos. T´ecnicas no espectrosc´opicas: Estas t´ecnicas se basan en otros principios y propiedades f´ısicas o qu´ımicas distintas de la interacci´on con la radia- ci´on electromagn´etica. Estas t´ecnicas proporcionan informaci´on sobre las propiedades macrosc´opicas, la morfolog´ıa, las propiedades t´ermicas, la con- ductividad, entre otras. Algunas de las t´ecnicas no espectrosc´opicas incluyen: Microscop´ıa: Usa microscopios para observar y estudiar la estructu- ra y morfolog´ıa de muestras a nivel microsc´opi- co, como el microscopio optico, el microscopio´ electr´onico de barrido (SEM) y el microscopio de fuerza at´omica (AFM). An´alisis t´ermico: Mide los cambios de temperatura y propiedades t´ermicas de una muestra, como la termogravimetr´ıa (TGA) y la calorimetr´ıa diferencial de barrido (DSC). An´alisis cromatogr´afico: Utiliza la separaci´on de compo- nentes en una mezcla mediante t´ecnicas como la cromatograf´ıa de gases (GC) y la cromatograf´ıa l´ıquida (HPLC) para identificar y cuantificar los compuestos presentes. Espectrometr´ıa de masas de ionizaci´on am- biente: Permite el an´alisis de muestras s´olidas o l´ıquidas sin requerir una preparaci´on previa median-
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Figura 3. Laboratorio de Lambert Beer
Para el laboratorio experimental, primero se a˜nadi´o en las cubetas de 0.5 cm y 1.0 cm el blanco hasta su capacidad, cuidando de que no queden burbujas de aire adheridas a las paredes, hasta que el espectrofot´ometro est´e completamente en 0.000 de absorci´on. Se coloc´o en cubetas de 0.5 cm y 1. cm diferente a las anteriores hasta su capacidad, la soluci´on de permanganato de potasio en sus diferentes concentraciones elegidas (60 μM a 480 μM), cuidando de que no queden burbujas de aire adheridas a las paredes.
Se establecieron las longitudes de onda deseadas, desde 464 nm a 604 nm. Se coloc´o las cubetas que contiene el blanco dentro del espectrofot´ometro y hasta que se visualiz´o la configuraci´on de absor- bancia de las mismas. Se retiraron las cubetas del compartimento y se sustituyeron con las cubetas que contiene la sustancia de KM nO 4 en sus diferentes concentraciones para luego anotar su respectiva ab- sorbancia. Realizar cada paso repetitivamente con cada muestra.
Tabla II AN ALISIS DE RESULTADOS´ (λ) A(480 mcM) A (240 mcM) 464 PW 124 0.18 0. 484 0.42 0. 504 0.77 0. 524 1.06 0. 544 1.04 0. 564 0.63 0. 584 0.25 0. 604 0.11 0.
Figura 4. Tabla de la absorbancia en funci´on de longitud de ondas experi- mental
Figura 5. Espectro de absorci´on te´orica
Figura 6. Espectro de absorci´on experimental
En el gr´afico anterior se muestra dos espectros de absorci´on en funci´on de la longitud de onda, la cual fue aumentando en cada medici´on dejando la longi- tud de la ruta fija en 1.0 cm, con una concentraci´on de 480 y 240 micromolares (μM) en una soluci´on de permanganato de potasio (KM nO 4 ).
La escala de longitud de onda fue desde 464 nm hasta los 604 nm donde tanto en la gr´afica te´orica como en la experimental se vio un aumento en la absorbancia hasta la longitud de 544 nm donde se observ´o como la absorbancia comenz´o a descender, esto explica que para la longitud de onda 564 nm en adelante la soluci´on de permanganato de potasio KM nO 4 comenz´o a disminuir su capacidad de
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absorber esas ondas espec´ıficas.
Tabla III CONCENTRACI ON´ (Concentraci´on M) A(0.5 cm) A (1.0 cm) 0 0 0 60 0.158 0. 120 0.207 0. 180 0.276 0. 240 0.392 0. 300 0.414 0. 360 0.454 0. 420 0.493 0. 480 0.631 1.
Figura 7. tabla de la concentraci´on
Figura 8. Curva de calibraci´on te´orica
Figura 9. Curva de calibraci´on experimental
La figura 5 y 6 es una comparaci´on de la curva de calibraci´on te´orica con la experimental, teniendo la concentraci´on como variable independiente y como dependiente la absorbancia que tiene el permanga- nato de potasio (KM nO 4 ), se mantuvo una longitud de onda de 544 nm y una longitud de ruta de 0.5 cm a 1,0 cm en la experimental y de 1.0 cm a 1.5 cm en la te´orica, donde a pesar de que ambas curvas posen una tendencia ascendente, la experimental en los puntos dos y tres de la cubeta de 0.5 cm se observ´o como la absorbancia fue mayor que en los puntos de la cubeta de 1.0 cm, algo que no concuerda con la curva de calibraci´on te´orica, junto a lo propuesto por la ley de Beer -Lambert- Bouguer respecto a c´omo a mayor longitud de ruta aumenta la absorbancia.
Estos errores pueden ser de car´acter instrumental o humanos, pero a pesar de esa variaci´on queda m´as que evidenciado que a mayor concentraci´on, as´ı como tambi´en como a mayor tama˜no de la cubeta aumenta la absorbancia del permanganato de potasio (KM nO 4 ) a una longitud de onda de 544 nm.
En la curva experimental se encuentra una desvia- ci´on est´andar media de 0.1017, y una R^2 de Pearson de 0.96 para la longitud de ruta de 0.5 cm y para la cubeta de 1.0 cm de 1.0 cm es de 0.97 valores muy cercano a 1 lo cual establece la existencia de una gran relaci´on entre la concentraci´on y la longitud de ruta en la absorci´on del permanganato de potasio, Medidas que quedan m´as que claras en la curva te´orico al poseer una R^2 de 1 en ambas cubetas pero a pesar de la relaci´on existente entre las variables en la gr´afica te´orica, la desviaci´on est´andar media de las muestras es de 0.2117 mostrando que las medidas est´an m´as dispersas que en la experimental.
Tabla IV CONCENTRACI ON´ b, cm A(240 mcM) A (180 mcM) 0.5 0.392 0. 1 0.552 0.
Figura 10. tabla tama˜no de la cubeta
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en la te´orica como en la experimental, variando en que los puntos se encuentran m´as dispersos en la experimental con una desviaci´on est´andar media de 0,116 siendo mayor que la te´orica (0,106) debido a las diferencias de muestra que poseen. Adem´as, el punto m´as alto de absorci´on de luz sucedi´o en una longitud de onda de 524 nm descendiendo despu´es de ese punto, marcando la longitud m´axima que el KMnO4 puede absorber.
REFERENCIAS
[1] Laboratorium. Eter diet´´ ılico. 2022, https://bit.ly/3w9F4NI (accessed Mar 9, 2022). [2] Universidad ISA. F´eliz M., P´erez A., Mej´ıa S., Paniagua R., Vegoline A. Deshidrataci´on bimolecular del alcohol et´ılico para la obtenci´on del dietil´eter en presencia de ´acido sulf´urico [3] Universidad Jaume. Qu´ımica Org´anica general. Reactividad de los grupos principales. Resoluci´on de problemas, tema ´Eteres y ep´oxidos. Acceso http://www.sinorg.uji.es/ [4] Khan Academy. (n.d.). https://es.khanacademy.org/science/ap- chemistry/electronic-structure-of-atoms-ap/bohr-model-hydrogen- ap/a/spectroscopy-interaction-of-light-and-matter [5] M´etodos Opticos´ T´ecnicas No Espectrosc´opicas. (n.d.). Scribd. https://www.scribd.com/document/549597974/Metodos-Opticos- Tecnicas-No-Espectroscopicas [6] Pomilio, A. B. (n.d.). Espectrometr´ıa de masas en condicio- nes ambientales con ionizaci´on por desorci´on con electrospray. http://www.scielo.org.ar/scielo.php?script=sciarttextpid = S 0325 − 29572011000100003
