Practica 2. calibracion_de_espectrofotom
- 1. 1 Practica 2. Calibración de espectrofotómetros Morales-González I.J., Díaz de León-Castillo J.M. Laboratorio de Ciencias Básicas de la U.A.M.Z.H.-U.A.S.L.P. Cd. Valles, S.L.P. a 22 de junio del 2015 Practica 2. Calibración de espectrofotómetro. Resumen El análisis espectrofotométrico permite la determinación de concentración de un soluto en una solución, se basa en que las moléculas absorben las radiaciones electromagnéticas específicas y a su vez que la cantidad de luz absorbida depende de forma lineal de la concentración. En este trabajo experimental se comprobó el valor teórico de absorbancia de KMnO3 y de ClCO2 mediante el uso del espectrofotómetro marca: Termo Spectronic modelo: Genesys 10s con el cual medimos los niveles de absorbancia que presentan estas sustancias a diferentes longitudes de onda en un rango de 400 nm a 600 nm con un intervalo de 3 nm entre cada lectura mediante el método de barrido. Debido a la importancia de los análisis realizados mediante la espectrofotometría se debe mantener calibrado el equipo o de lo contrario podríamos obtener resultados erróneos.
- 2. 2 Introducción Un espectrofotómetro es un instrumento de medición que analiza el espectro que emite una fuente o que es absorbido por una sustancia que se encuentra en el camino de la luz que emite la fuente (Greenwich, 1997). La técnica empleada con este instrumento es la espectrofotometría la cual es una técnica usada para la identificación de compuestos desconocidos, para cuantificar compuestos conocidos, para elucidar las propiedades químicas y estructuras de estos compuestos (Gallego, 2011). La espectrofotometría es de gran importancia debido a que es una técnica la cual nos permite determinar la concentración de una sustancia en una disolución, debido a que esta se basa en la absorción de las radiaciones de las moleculas, la cantidad de radiación absorbida depende directamente de la concentración de la sustancia. La calibración de un espectrofotómetro es importe ya que es un instrumento muy utilizado y útil, por estas razones de debe de calibrar al terminar cada valoración de muestras, antes de introducir la muestra se introduce un muestra en blanco, la cual no es otra cosa que agua destilada o aire, para así calibrar los valores del espectrofotómetro y llevarlos así a un valor de cero, para que cuando la muestra sea introducida las lecturas sean lo más claras y exactas posibles.
- 3. 3 Materiales y métodos Se prepararon de 50 ml de KMnO3 .05 M, se colocó en un tubo de ensayo y fue rotulado, después se cubrió con papel aluminio o colocarlo en un envase ámbar para evitar su degradación, enseguida se vertió agua desionizada en el vaso de precipitado de 100 ml. Se encendió el espectrofotómetro Termo Spectronic modelo Genesys 10s y se esperó 15 minutos a que la lámpara se estabilizara. Se ajustó el espectrofotómetro a una longitud de onda inicial de 400 nm y longitud de onda final de 600 nm. Se tomaron 5 ml de agua desionizada del vaso de precipitado con una pipeta Pasteur y se colocaron en una celdilla, la cual se utilizó como blanco. Esta se colocó en el portaceldillas del espectrofotómetro y posteriormente se inició el análisis. Registrar las lecturas obtenidas Se Tomaron 5 ml de KMnO3 a .005 M con una pipeta Pasteur y se colocaronen una celdilla. Iniciar el análisis con las mismas longitudes de onda anteriores. Registrar las lecturas obtenidas
- 4. 4 Resultados Longitud de onda Absorción de luz 400 0.703 406 0.683 412 0.67 418 0.662 424 0.655 430 0.652 436 0.651 442 0.652 448 0.658 454 0.671 460 0.684 466 0.718 472 0.752 478 0.787 484 0.87 490 0.916 496 0.961 502 1.086 508 1.139 514 1.131 520 1.243 526 1.314 532 1.205 538 1.167 544 1.234 550 1.143 556 0.921 562 0.821 568 0.795 574 0.692 580 0.523 586 0.405 592 0.353 598 0.328 Tabla1. Tabulaciones espectrofotométricasde permanganato de potasio (KMnO4) Figura 1. Curva espectral de permanganato de potasio (KMnO4) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 400 450 500 550 600 Absorbancia Longitud de onda En la figura 1 podemos observar la curva espectral del permanganato de potasio, en la cual podemos apreciar la absorbancia en diferentes longitudes de onda obteniendo el punto más alto en la longitud de onda 526 con un valor de absorbancia de 1.314. En tabla 1 podemos apreciar los valores individuales de absorbancia pertenecientes a una longitud de onda determinada en un rango de 400 nm a 600 nm.
- 5. 5 Longitud de onda Absorbancia 400 0.079 406 0.081 412 0.089 418 0.099 424 0.113 490 0.43 496 0.445 502 0.47 508 0.486 511 0.488 514 0.485 520 0.47 526 0.437 532 0.397 538 0.342 544 0.313 550 0.236 556 0.191 562 0.153 568 0.121 574 0.098 580 0.082 586 0.073 592 0.066 598 0.062 Tabla 2. Tabulaciones espectrofotométricasde Cloruro de cobalto (ClCo2) Figura 2. Curva espectral de Cloruro de cobalto (ClCo2) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 400 450 500 550 600 Absorbancia Longitud de onda En la figura 2 podemos observar la curva espectral del cloruro de cobalto, en la cual podemos apreciar la absorbancia en diferentes longitudes de onda obteniendo el punto más alto en la longitud de onda 511 con un valor de absorbancia de .488. En tabla 2 podemos apreciar los valores individuales de absorbancia pertenecientes a una longitud de onda determinada en un rango de 400 nm a 600 nm.
- 6. 6 Discusiónde resultados Con los datos obtenidos con el espectrofotómetro marca: Termo Spectronic - modelo: Genesys 10s logramos observar que la longitud de onda óptima para las soluciones de permanganato de potasio es la de 526 nm, del rango de 400 nm a 600 nm, donde obtuvimos un valor de absorbancia de 1.314 y vemos como desde los 400 nm se eleva la absorbancia, haciéndose presentes pequeños declives en los valores hasta llegar a este punto máximo donde disminuye y aumenta un poco más hasta llegar a nuestra lectura final la cual fue en la longitud de onda de 598, esto debido a que se ajustó el espectrofotómetro para realizar la lectura cada 3nm en el método de barrido. En esta muestra de permanganato de potasio se presentó un problema ya que la muestra original de nuestra solución se degrado por un factor no identificado ya que pudo ser la temperatura como el tiempo de la preparación de la sustancia las causantes de esta alteración, debido a esta se tuvo que preparar una solución .0005 M una vez más. Mientras que para la solución de cloruro de cobalto obtuvimos una absorbancia máxima en la longitud de onda 511 nm con un valor de absorbancia de .488, valores obtenidos con el mismo aparato, los cuales contrastan con la información teórica ya que esta nos dice que la longitud de onda optima es a los 510 nm con una absorbancia de .44, como nos hace la referencia la profesora Zoraida Morantes no quiere decir q hayamos obtenido un resultado erróneo ya que está establecido que se permite un margen de error de más-menos 2nm lo cual nos indica que estamos dentro de ese parámetro (Morantes, 2008).
- 7. 7 Conclusión Se logró con éxito realizar las mediciones de absorbancia con la longitud de onda respectiva para ambas sustancias dando como resultado 1.314 de absorbancia a 526 nm para el KMnO3 y .488 de absorbancia a los 511 nm para el ClCo2. Obtuvimos para el ClCo2 un valor dentro del margen de error de ±2 nm siendo el valor teórico .44 de absorbancia a 510 nm. Se comprobó el valor teórico de absorbancia de permanganato de potasio (KMnO3) y de Cloruro de cobalto (ClCo2) con pequeñas discrepancias en los resultados.
- 8. 8 Referenciasbibliográficas Estrella,S.C. (23 de Febrerode 2012). Equiposde laboratorio.Recuperadoel 21de Juniode 2015, de https://equiposdelaboratorio.wordpress.com/2012/02/23/espectrofotometro-uso-y- caracteristicas/ Gallego,L.P. (2011). Scai. Recuperadoel 22 de Juniode 2015, de www.scai.uma.es/servicios/aqcm/ems.html Greenwich,R.(6 de Noviembre de 1997). Ecured. Recuperadoel 22 de Juniode 2015, de www.ecured.cu/index.php/Espectrometro Loon,J. V.(1980). AnalyticalAtomic Absorption Spectroscopy. New York:AcademicPress. Morantes,Z. (2008). Simulacion dela radiación espectralde cuerpo negro a diferentes temperaturas. Venezuela:Telemaquite. Perez,G.(2012). Electroscopia.com.Recuperadoel 21de Juniode 2015, de http://www.espectrometria.com/espectrometra_ultravioleta-visible Westland,S.(2001). Imagen Digital. Recuperadoel 21 de Juniode 2015, de http://gusgsm.com/funciona_colorimetro OlsenE.D. (1990). Modern OpticalMethodsof Analysis. Editorial Reverte. https://books.google.com.mx/books?id=gtRcq1g4DmYC&printsec=frontcover&hl=es&sour ce=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false
- 9. 9 Anexo: Cuestionario 1. 1.- ¿Cuál es la diferencia entre colorímetro, fotómetro y espectrofotómetro? Los colorímetros miden valores triestímulos más directamente que los espectrofotómetros y funcionan basándose en filtros de color. Por eso, los colorímetros no proporcionar datos de reflectancia espectral (Westland, 2001). En otras palabras estos son dispositivos utilizados para la cuantificación de un color y con los cuales se puede realizar una comparación con otro. Mientras que un fotómetro es un aparato de laboratorio, el cual permite medir la intensidad de la luz que cae sobre un objeto y lo ilumina. A diferencia de estos dos el espectrofotómetro es utilizado en el laboratorio con el fin de determinar la concentración de una sustancia en una solución, permitiendo así la realización de análisis cuantitativos (Estrella, 2012). 2.- ¿Cuáles son las características más importantes de la espectroscopia de absorción en las regiones UV y visible? Utiliza la luz en los rangos visible y adyacentes (el ultravioleta (UV) cercano y el infrarrojo (IR) cercano, esta es utilizada habitualmente para las determinaciones cuantitativas de soluciones de iones metálicos de transición y compuestos orgánicos muy conjugados (Perez, 2012). 3.- ¿Cuáles son las aplicaciones del análisis por absorción? Esta es una de las técnicas más utilizadas para la determinación de más de 60 elementos, en una gran variedad de muestras. Entre algunas de sus múltiples aplicaciones tenemos el análisis de: aguas, muestras geológicas, muestras orgánicas, metales y aleaciones, petróleo y sus subproductos; y de amplia gama de muestras de industrias químicas y farmacéuticas (Loon, 1980).
- 10. 10 4.- ¿Cuáles son los factores que deben cuidarse para obtener la linealidad en el análisis fotométrico? La ley de Beer-Lambert sólo se cumple para concentraciones bajas, a partir de una concentración 0,01M empieza a haber desviaciones de la linealidad. La existencia de otros equilibrios químicos en disolución, como ácido-base, de precipitación, de formación de complejos, aunque no modifican la ley en sí misma, pueden modificar la concentración de la sustancia que se mide y puede producir un error en el resultado. La linealidad de la ley de Beer-Lambert se ve afectada si se producen cambios en el índice de refracción a altas concentraciones del analito, si existe difusión de la luz debido a partículas en la muestra, por la fluorescencia o fosforescencia de la muestra, debido a radiación no monocromática y en algunos casos por la presencia de una radiación parásita. 5.- ¿Qué espectrofotómetros existen en el laboratorio; las partes que los componen y funciones de ellas? • Laboratorio de ambiental Marca: Termo Spectronic - Modelo: Ice 3000 AA spectrometer • Laboratorio de microbiología Marca: Termo Spectronic - Modelo: Evolution 201, UV- visible • Laboratorio de ambiental Marca: Termo Spectronic - Modelo: Aquamate pluss, UV- vis • Laboratorio de alimentos Marca: Termo Spectronic - Modelo: Genesys • Laboratorio de química analítica Marca: Termo Spectronic - Modelo: Genesys 10s
- 11. 11 Las partes que componen un espectrofotómetro son las siguientes: Fuente de luz: ilumina la muestra química o biológica, pero para que realice su función debe cumplir con las siguientes condiciones: estabilidad, direccionalidad, distribución de energía espectral continua y larga vida. Monocromador: aísla las radiaciones de longitud de onda deseada, logrando obtener luz monocromática. Colimador:es un lente que lleva el haz de luz entrante con una determinada longitud de onda hacia un prisma, el cual separa todas las longitudes de onda de ese haz logrando que se redireccione hacia la rendija de salida. Compartimiento de muestra: es donde se lleva a cabo la interacción R.E.M. con la materia. Detector: se encarga de evidenciar una radiación para que posteriormente sea estudiada y saber a qué tipo de respuesta se enfrentarán (fotones o calor). Registrador: Convierte el fenómeno físico en números proporcionales al analito en cuestión. Fotodetectores: perciben la señal en forma simultánea en 16 longitudes de onda y cubren al espectro visible, de esta manera se reduce el tiempo de medida y minimiza las partes móviles del equipo. 6.- ¿En qué consiste una curva espectral y que utilidad tiene? La curva espectral de una sustancia química indica las características de absorción de dicha sustancia con relación a la longitud de onda. Algunas veces se la presenta como Absorbancia vs longitud de onda y el espectro se llama "espectro de absorción", o en función de la transmitancia, y se llama, "espectro de transmisión". Esto sucede por la retención de energía radiante por la capa de material interpuesta en la trayectoria de la radiación, y aunque la energía absorbida corresponde a una
- 12. 12 misma longitud de onda se observa una banda de absorción y no líneas, así la curva del espectro está formada por las lecturas que realiza el aparato para reproducir un gráfico en función de una longitud de onda específica, con el fin de apreciar los trazos que capta el espectrofotómetro. Las curvas espectrales son características de la sustancia absorbente y por lo tanto pueden utilizarse para en análisis cualitativo del soluto (Olsen, 1990).