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Práctica 7
Minerva Téllez O., Ramiro Domínguez D., Emma González Ch. Rev. Aidee Vega y Ramiro Domínguez
CONOCIMIENTO DE TÉCNICAS ANALÍTICAS
PARTE I: FUNDAMENTOS DE ESPECTROFOTOMETRÍA
I. OBJETIVO GENERAL
Conocer y aplicar los fundamentos de la espectrofotometría para la determinación de concentraciones en soluciones.
II. OBJETIVOS PARTICULARES a. Conocer los fundamentos de la espectrofotometría y las variables involucradas en la ley de Lambert-Beer. b. Seleccionar la longitud de onda apropiada para las mediciones de absorbancia. c. Construir una curva patrón de soluciones de yodo (serie tipo).
III. PROBLEMA A partir del espectro de absorción, de una solución acuosa de yoduro (I 3 - ), seleccionar la longitud de onda apropiada para determinar su coeficiente de absortividad molar a partir de una curva patrón.
IV. INTRODUCCIÓN. La espectroscopia UV-Visible estudia el fenómeno de adsorción de la radiación UV-Visible de moléculas orgánicas e inorgánicas.
La región visible, a la que es sensible el ojo humano, se localiza entre los 380 y 780 nm. U.V lejano U.V cercano Visible
0.6 – 190 nm 190 – 380 nm 380 – 780 nm
La absorción de la radiación ultravioleta o visible por moléculas, ya sean orgánicas o inorgánicas, generalmente se produce por la excitación de los electrones de enlace, por lo tanto, la longitud de onda de los máximos de absorción se puede relacionar con los enlaces de las especies absorbentes.
Los métodos espectroscópicos se basan en la capacidad de las sustancias de absorber (o emitir) radiación electromagnética. Éstos se pueden emplear para determinar la concentración de un reactivo o producto durante una reacción.
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El aparato detecta la cantidad de luz transmitida o absorbida a través de la solución en la celda y la compara con la que se transmite o absorbe a través de una solución de referencia denominada “blanco”.
La transmitancia de la muestra se define como la relación de la radiación transmitida y la
incidente (𝑇 = (^) 𝐼𝐼 0 ). La disminución de la intensidad de la radiación depende de la
concentración del absorbente y de la longitud del camino recorrido por el haz. Estas relaciones se recogen en la Ley de Lambert-Beer, la cual es el fundamento de la espectrofotometría. 𝐴 = −𝑙𝑜𝑔 10 𝑇 = 𝜀 𝑏 𝑐
Establece una relación lineal entre la absorbancia (A) y la concentración (c), donde: es la constante de proporcionalidad llamada coeficiente de absorción molar, absortividad molar o coeficiente de extinción (M-1^ cm-1). Es la característica de una sustancia que nos dice cuánta luz absorbe a una longitud de onda determinada. b es el paso óptico, anchura de la celda que contiene la muestra (cm). c es la concentración molar de la especie (M) de la cual estamos midiendo la absorbancia.
La ley de Lambert-Beer se cumple para una radiación monocromática que atraviesa una disolución diluida (0.01M), cuando la especie absorbente no participa en un equilibrio que dependa de su concentración.
Instrumentación: Todo espectrofotómetro cuenta con los siguientes elementos: Fuente de luz selector de longitud de onda (monocromador) Celda detector escala de medida.
Fuente de luz: un filamento de tungsteno que funciona mediante una fuente de alimentación estabilizada proporcionando una radiación de intensidad constante el tiempo suficiente para asegurar una buena reproducibilidad de las lecturas de absorbancia.
Selector de longitud de onda: Se trata de una sencilla red de difracción, que permite separar la longitud de onda. Tras seleccionar la longitud de onda la radiación pasa a través de un controlador de luz, que consiste en una abertura en forma de V
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VII. PROPUESTA DEL DISEÑO EXPERIMENTAL
Llevar a cabo una discusión grupal para identificar las variables involucradas y plantear la hipótesis que ayude a proponer el diseño del experimento que pueda conducir a la resolución del problema planteado (considerar que en el laboratorio se dispone del material indicado en el punto VI ).
Calibración del espectrofotómetro y barrido del espectro de absorción Identifica cada uno de los componentes del espectrofotómetro que vas a usar (se recomienda revisar el manual de procedimientos para el espectrofotómetro en uso).
Recomendaciones generales.
- Encender el espectrofotómetro y esperar 15 minutos.
- Seleccionar la longitud de onda más baja (se sugierenm). Ajustar con los botones de nm▲ y ▼nm hasta llegar a la longitud de onda deseada.
- Introducir la celda con el blanco (disolvente con un volumen hasta la marca indicada; nunca llena) en la porta-celda, oprime la tecla de calibración en Absorbancia (0A/100%T) y esperar a que se ponga en ceros la absorbancia, a continuación, sacar la celda.
- Introducir la celda con la solución de yodo (a una concentración de 2 x 10-4^ M, para lo cual se tiene que hacer una dilución de la solución original 1:10), registrar el valor de absorbancia a una longitud de onda seleccionada (nm).
- Incrementar en 10 nm la longitud de onda y repetir el procedimiento a partir del punto 3 y realizar lecturas hasta llegar a 510 nm. Registrar los datos de absorbancia en la tabla 1.
Curva patrón
- Preparar soluciones de distinta concentración (Serie tipo), a partir de la solución de referencia I 2 – KI (0.002M - 0.2M). (ver Tabla 2)
- Con el valor de la longitud de onda seleccionada a partir del espectro de absorción, realizar la calibración con el blanco, posteriormente determinar la absorbancia para cada solución de la serie tipo. Registrar las lecturas de absorbancia en la tabla 2.
VIII. DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS
Número del Espectrofotómetro._________________________ Modelo: _______________ Tipo de celda: ___________________________Temperatura experimental: ___________
1. Registrar los datos experimentales del espectro de absorción de la solución de yodo ( x 10-4^ M) en la tabla 1.
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Tabla 1. Absorbancia de la solución de yodo a diferentes longitudes de onda
Evento (^) (nm) Absorbancia Evento (^) (nm) Absorbancia 1 11 420 2 330 12 430 3 340 13 440 4 350 14 450 5 360 15 460 6 370 16 470 7 380 17 480 8 390 18 490 9 400 19 500 10 410 20 510
2 .- Registrar los datos experimentales de la curva patrón en la tabla 2.
TABLA. 2. Absorbancia a diferentes concentraciones molares de yodo a la longitud de onda
seleccionada.
Mezcla Vol de solución (I 3 - ) (0.002 M) (mL)
Vol de H 2 O (mL)
[I 3 - ]
mol/L
Abs
1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0.
3. Algoritmo de cálculo. Explicar cómo se calcula la concentración de yodo en las mezclas de la tabla 2. Calcular y registrar las concentraciones de yodo en las mezclas de la tabla 2.
IX. ELABORACIÓN DE GRÁFICOS
- Trazar la gráfica Absorbancia vs. (Espectro de la solución de yodo).
- Trazar la gráfica Absorbancia vs. Concentración (Curva patrón).
X. ANÁLISIS DE RESULTADOS.
1. ¿A qué longitud de onda se localiza el máximo de absorbancia de la solución de yodo 2 x 10-4^ M? 2. Justifica la aplicación de la longitud de onda de para la determinación de la absorbancia de las soluciones de la serie tipo. 3. ¿Qué relación presenta la absorbancia con la concentración en la curva patrón? 4. ¿Qué representa la pendiente de la gráfica de la curva patrón?
