FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES
Informe de Práctica de Laboratorio Laboratorio I
LABORATORIO LABORATORIO DE ANÁLISIS INSTRUMENTAL INSTRUMENTAL
Determinación de hierro en alimentos por espectroscopía de Ultraioleta ! "isi#le Moreno Gordon Gordon Luisa Fernanda, Valencia Valencia Orti Luisa Fernanda!
Fecha de presentación presentación "#$#"$%#&' ______________________ _________________________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ ______________________ __________
Res$men La espectrometría UV/Vis se utiliza habitualmente en la determinación cuantitativa de soluciones de iones metálicos de transición y compuestos orgánicos muy conjugados. La ley de Lambert !eer establece "ue la absorbancia de una solución es directamente proporcional a la concentración de la solución. #or tanto$ la espectrometría UV/Vis puede usarse para determinar la concentración de una solución. %l objetivo de esta práctica &ue determinar por espectroscopía de Ultravioleta Visible Visible la concentración de hierro en cereal tipo 'll !ran. La concentración de hierro en el cereal tipo 'll !ran mediante la ecuación de mínimos cuadrados &ue de ()*$+ ppm y grá&icamente mediante mediante la curva de calibración &ue de (), ppm.
%ala#ras Clae& Es(ectro)etr*a UV$Vis+ UV$Vis+ ereal ereal All Bran+ -ierro+ ur.a de cali/raci0n+ 1atrones+ 1atrones+ oncentraci0n ______________________ _________________________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ ______________________ __________ ______________________ __________ _______________________ _______________________ _______________________ ______________________ _______________________ _______________________ _______________________ _______________________ ______________________ ___________
se puede encontrar en la naturaleza presente en dos estados de o4idación "ue son2 (8 -&erroso1 y *8 -&7rrico1.
'( Int Introd$c d$cción ión La espectrometría ultravioletavisible o espectro&otometría UV Vis Vis implic implicaa la espect espectros roscop copia ia de &otone &otoness en la región región de radiación ultravioletavi ultravioletavisible. sible. La espectrometría espectrometría UV/Vis UV/Vis se utiliz utilizaa hab habitu itualm alment entee en la determ determina inació ciónn cuanti cuantitat tativa iva de soluci solucione oness de iones iones metál metálico icoss de transi transició ciónn y compue compuesto stoss orgánicos muy conjugados -e&& -e& &01.
%l hierro -551 &orma un complejo de color rojo con 9$9: &enantrolina seg;n la reacción2
%l "ue una sustancia tenga color signi&ica "ue transmite luz de ciertas longitudes de onda en la región visible del espectro$ mientras "ue absorben luz de otras longitudes de onda en dicha región región -e& -e&%%01. ' la &racc &racción ión de luz absor absorbid bidaa por una solución medida a un largo de onda dado se le conoce como por absorbancia. La absorbancia está está dada por la Ley Ley de !eer2 A = εbc
3ónde2
A ) a/sor/ancia *) a/sorti.idad )olar en unidades de L/-mol 4 cm1 -%s una propiedad propiedad inheren inherente te de la sustancia sustancia y depende de la longitud de onda al cual se mide la absorbancia.1 # ) la lon2itud lon2itud del (aso de lu -%"uivale al ancho de la celda1 c ) concentraci0n )olar del anal*to La ley de Lambert !eer establece "ue la absorbancia de una solución es directamente proporcional a la concentración de la solución. #or tanto$ la espectrometría UV/V56 puede usarse para determinar la concentración concentración de una solución. %s necesario sabe saberr con con "u7 "u7 rapi rapide dezz camb cambia ia la abso absorb rban anci ciaa con con la concentración -e&" -e& "01. #ara #ara dete determ rmin inar ar el hier hierro ro en un unaa matr matriz iz alim alimen enti tici ciaa es importante conocer "ue el hierro es un elemento metálico$ "ue
#ara asegurarse de "ue todo el hierro presente en la muestra se encuentra en &orma de ?(@?
, ( @ 8 , ? *@ 8 8 ?( @
La &ormación del complejo hierro -551 con &enantrolina se da en un intervalo de p? comprendido entre ( y A$ aun"ue 7ste es su&i su&ici cien ente teme ment ntee ampl amplio io$$ para para aseg asegur urar ar la &orm &ormac ació iónn cuantitativa del complejo se adiciona al medio acetato sódico "ue neutraliza el ácido &ormado durante la reducción del hierro -5551 y ajusta el p? a un valor al "ue se puede e&ectuar la &ormación del complejo -e& 301. %ste m7todo puede aplicarse a matrices alimentarias alimentarias y permite determinar el contenido total de hierro -
6e pesó K$::*g de la muestra de cereal 'll !ran en un crisol$ previamente se calcinó la muestra 4Fi+$ra No( '5 hasta conseguir unas cenizas blancas o ligeramente grises$ y homog7neas. 6e llevaron al desecador para previo en&riamiento y posteriormente se pesaron.
'(, Determinación de hierro en las ceni3as Dil$ción de las ceni3as& %n la campana de e4tracción$ se le a=adió al crisol &río + mL de ?Bl concentrado hasta "ue se disolvieron las cenizas. 6e adicionaron 9: mL de agua destilada$ agitando con un agitador de vidrio hasta "ue se disolvieron las cenizas en su totalidad. 6e &iltró para eliminar pe"ue=os grumos$ se pasó cuantitativamente el lí"uido a un matraz de (C mL y para &inalizar se a&oró.
Fi+$ra No( ' Balcinación de la muestra de cereal 'll !ran.
C$anti6icación del hierro& 6e tomaron tres alícuotas de :$( mL 4Fi+$ra No( ,5 de la solución obtenida de las cenizas y se llevaron a tubos de ensayo$ se a=adieron los siguientes reactivos$ en este orden para "ue se desarrollara de color anaranjado por la reacción entre el hierro -551 y el 9$9: &enantrolina2 :$9 ml de solución de clorhidrato de hidro4ilamina$ :$+ ml de acetato de sodio$ 9ml de 9$9: &enantrolina. Luego se agitó y se dejó en reposo durante 9C minutos -e&401.
,( -ateriales . -/todos -ateriales !alón volum7trico de C ml y (C ml !eaDer Beldas %spectro&otom7tricas de plástico Brisol %spectro&otómetro %mbudo en V Eradilla Fechero Fu&la #ipetas y micro pipetas Gubo de ensayo #apel &iltro • • • • • • • • • • • •
Reactios Bereal tipo 'll bran 'cetato de 6odio -B (?CB@@>a19:H Blorhidrato de hidro4ilamina ->? (@?I?Bl19:H Jcido Blorhídrico -?Bl1 9$9:? ,
Fi+$ra No( , 'lícuotas de la muestra problema y de los patrones.
• • • • •
II(
%RE%ARACI2N CALI7RACI2N
DE
LA
CUR"A
DE
•
a( %reparación de los est8ndares de cali#ración 0( %rocedimiento E1perimental I(
%RE%ARACI2N DE LA -UESTRA '(' 2#tención de ceni3as totales
6e prepararon CmL de un conjunto de C estándares di&erentes de concentración. #ara elegir el intervalo de concentración en el cual se prepararon los patrones se investigó el contenido de hierro en el cereal 'll !ran y con base en este dato se realizaron los cálculos para obtener la curva de calibración.
#( Constr$cción de la c$ra de cali#ración '( 6e tomaron alícuotas de :$( ml de cada una de las soluciones de los estándares preparados 4Fi+$ra No( ,5 y se llevaron a di&erentes tubos de ensayo$ para posterior mente adicionar los siguientes reactivos en el siguiente orden2 :$9 mL de solución de clorhidrato de hidro4ilamina$ :$+ mL de acetato de sodio$ 9mL de 9$9:&enantrolina$ se dejó en reposo durante 9C minutos para "ue se diera la reacción necesaria y apareciera el color deseado. ,( 6e procedió a registrar un barrido espectral entre ,:: y K:: nm$ del complejo hierro-9$9:&enantrolina1$ utilizando como blanco de re&erencia agua tratada de la misma manera "ue los estándares. 6e registró la longitud de onda donde se dio el pico de mayor absorbancia y esta se utilizó en la lectura de la muestra problema. 0( 6e realizó la curva de calibración de absorbancia &rente a concentración a longitud de onda seleccionada. 9( 6e obtuvo la absorbancia de la muestra problema$ para posteriormente interpolarla con la curva de calibración y así obtener la concentración de la muestra problema.
Ta#la No( ' 'lgunos alimentos ricos en hierro.
•
3espejando V&$ se obtiene "ue2
9( Res$ltados . An8lisis de res$ltados I(
V 1 =(C 2 × V 2 )/ C 1
7ARRID2 ES%ECTRAL
#ara la realización del barrido espectral se leyó uno de los patrones "ue contenía hierro$ teniendo en cuenta el intervalo de longitud de onda entre ,:: y K:: nm$ obteniendo como longitud de onda del hierro C9C nm.
II(
CUR"A DE %ATR2NES
CALI7RACI:N
DE
100 g
×
1000 g 1 kg
=200 ppm
V 1,1 =
125 ppm× 5 mL 1250 ppm
=¿ #,4 )L
L2S
3e acuerdo a la Ta#la No( ' el cereal tipo 'll !ran contiene (: mg de hierro. 6e determinó la concentración del cereal de la siguiente manera2 20 mg
4Fórm$la No( 05
-Fórm$la
V 1,2 =
150 ppm× 5 mL
V 1,3 =
200 ppm× 5 mL
V 1,4 =
225 ppm× 5 mL
V 1,5 =
250 ppm× 5 mL
1250 ppm
1250 ppm
9 #,' )L
9 #,: )L
No( '5 #ara determinar el intervalo de concentración de los patrones se eligieron dos concentraciones por encima 5&%4 (() 6 &4# (()7 de la concentración del cereal 5%## (()7 y dos por debajo de este 5%%4 (() 6 %4# (()7$ obteniendo de la suma de las concentraciones un total de AC: ppm. La muestras madre presentes en el laboratorio tenían concentraciones de (:: ppm$ (C: ppm y 9(C: ppm respectivamente. 6e eligió la concentración para la muestra madre de 9(C: ppm puesto "ue esta &ue la más cercana al total de AC: ppm. Bon estos datos se pudieron hallar los vol;menes de los patrones a partir de la Fórm$la No( ,( &8V&9%8V%
4Fórm$la No( ,5
1250 ppm
1250 ppm
9 #,; )L
9 &,# )L
3espu7s de tomar alícuotas de :$( mL de las soluciones de los estándares preparados y haberles agregado la cantidad apropiada de clorhidrato de hidro4ilamina$ acetato de sodio y
9$9: &enantrolina respectivamente$ se procedió a realizar la curva de calibración en el espectro&otómetro a una longitud de onda de C9C nm$ obteniendo las absorbancias de los patrones como se muestra en la Ta#la No( ,.
x =
0,714 −(−1,024 ) 0,010
x =173,8 ppm Gambi7n se determinó la concentración de la muestra problema grá&icamente 4;r86ico No( '5 obteniendo como resultado 9), ppm.
Ta#la No( , 'bsorbancias de los patrones a C9Cnm.
3e acuerdo al ;r86ico No( '$ la curva de calibración es lineal demostrando de esta manera "ue cumple con la ley de Lambert !eer ya "ue a mayor concentración hubo mayor absorbancia.
III(
C2NCENTRACI:N %R27LE-A
DE
LA
-UESTRA
6e procedió a medir por triplicado en el espectro&otómetro la absorbancia de la muestra problema obteniendo como resultado las siguientes absorbancias2 :.K++$ :.)(9$ :.)9,. 6e sacó la medida de tendencia central la cual &ue :$)9, y a partir de la Form$la No( 9 se halló la concentración de la muestra problema la cual &ue de 9)*$+ ppm.
4Form$la No( 95
y= mx + b •
x = •
3espejando 42 y −b m
4Form$la No( <5
3ónde2
yM :$)9,
bM 9.:(, mM :$**:
;r86ico No( ' Burva de calibración de los patrones -'bsorbancia vs. Boncentración1.
<( C$estionario '( Descri#ir las desiaciones =$e p$eden presentarse en la aplicación de la Le. de 7eer( a( Desiaciones reales( i( La concentración debe ser in&erior a :$:9 F ii( La absorbancia debe darse en un rango de :$9C :$+ #( Desiaciones instr$mentales( i( adiación no monocromática adiación parásita ii( iii( %rrores de lectura c( Desiaciones =$ímicas( i( 5n&luencia del e"uilibrio -dimerización$ acidobase$ complejos1 ii( 5n&luencia del disolvente 5n&luencia de la temperatura iii( i( 5mpurezas de los reactivos ( 5nteracción entre especies absorbentes -e& ' 01. ,( >?$/ es $n comple@o Un complejo es una ion "ue se compone de un átomo central "ue act;a como receptor de pares electrónicos y de grupos
ligando "ue act;an como dadores de pares electrónicos &ormando enlaces coordinados dativos. Los complejos se &orman especialmente con los elemento de transición los cuales en su notación espectral "uedan con varios orbitales semillenos. %4perimentalmente se observa "ue los di&erentes cambios de color "ue &orman los complejos se dan debido al orden de la &uerza creada por los ligandos$ un orden "ue se esperaría por los e&ectos electrostáticos y teniendo en cuenta el desplazamiento delos iones$ se &orma la serie espectro"uímica debido a las di&erentes coloraciones observadas -e& < 01.
sugiere hacer más patrones y de esta manera ampliar el intervalo permitiendo de esta manera "ue la muestra problema se pueda interpolar con las concentraciones de los patrones.
( Concl$siones •
0( >%or =$/ se llaman comple@os por trans6erencia de car+a #or"ue es una asociación "uímica de dos o más mol7culas$ en el "ue la atracción entre las mol7culas se debe a una transición electrónica hacia un estado electrónico e4citado. La atracción electrostática resultante provee una &uerza estabilizadora para el complejo molecular. La mol7cula &uente de donde la carga es trans&erida se denominada electrón donante$ y la mol7cula receptora es denominada electrón receptor -e& :01.
9( >C$8les son los 6actores =$e de#en tenerse en c$enta para la determinación espectro6otom/trica de iones inor+8nicos por 6ormación de comple@os Los &actores "ue se deben tener en cuenta son2 velocidad de reacción$ &ormación de insaturaciones$ tiempo$ temperatura y e"uilibrio "uímico -e&;01.
<( >?$/ s$cede si no se adiciona hidro1ilamina antes de a+re+ar la 'B ' 6enantrolina >?$/ condiciones de#e tener el a+$a =$e se $tili3a para preparar las sol$ciones en este an8lisis #ara asegurarse "ue todo el hierro presente en la muestra est7 en estado de o4idación -8(1$ antes de la &ormación del complejo$ se agrega un agente reductor como lo es el cloruro de hidro4ilamina$ el cual reduce el
•
•
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( 7i#lio+ra6ía& Te1tos •
"0 6Doog$ 3. '$ a, Nuímica 'nalítica$ %ditorial FB EraO?ill$ %d.)P$ F74ico (::,$ pág. K(A$K*:.
Internet •
•
%l agua debe ser destilada$ es decir con un p? neutro$ ya "ue se necesita "ue la solución se neutralice y esta no a&ecte la &ormación de complejo. •
( Si la sol$ción de s$ m$estra pro#lema tiene $na a#sor#ancia por encima o por de#a@o de las a#sor#ancias de las sol$ciones patrón $sadas para la c$ra de cali#ración >=$/ e6ecto p$ede tener esto en el res$ltado del an8lisis . como se sol$ciona este inconeniente %l resultado "ue puede tener en nuestro e4perimento es "ue la absorbancia de nuestra muestra problema no corte la curva de calibración$ es decir$ "ue nuestra muestra problema no contiene el compuesto re"uerido o "ue este en mínimas concentraciones. #ara solucionar este inconveniente se
6e logró determinar la concentración de hierro en una muestra de cereal tipo 'll !ran a C9C nm$ la cual &ue de ()*$+ ppm. %sta se halló a partir de la reducción del
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&0 Euillermo #7rez.$ Es(ectro)etr*a$ Q %6#%BG@F%G5' .B@F$ OOO.espectrometria.com/espectrometra_ultravioleta visible %0 3epartamento de "uímica analítica$ Utiliaci0n de las nue.as )etodolo2*as docentes e internet en la ense=ana de la >u*)ica Anal*tica http2//OOO.ugr.es/Rdecacien/#lanes/Nuimica/#lan H(:9AA)/temarios/K)9999darchivos/#racticas/ %6#%BG@<@G@F%G5B'Sscribd 40 Universidad de Baldas$ Deter)inaci0n de ierro en ali)entos (or es(ectrosco(*a de Ultra.ioleta Visi/le$ Euía de #racticas de Laboratorio de 'nálisis 5nstrumental. ' 0 !logger$ Es(ectrosco(ia de a/sorci0n at0)ica$ 99 de 'gosto de (::A$ http2//absorcion atomica.blogspot.com.co/(::A/:+/limitacionesdela leydelambertbeer.html
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o)(leCos$ < 0 Universidad >acional$ http2//OOO.bdigital.unal.edu.co/(,A/9(/+:_ _99_Bapi_C.pd& :0 TiDipedia$ o)(leCo de trans?erencia de car2a$ https2//es.OiDipedia.org/OiDi/Bomplejo_de_trans&eren cia_de_carga ;0 Universidad 'utónoma de F74ico$ Funda)entos Es(ectrosco(*a$ http2//OOO.uam.es/personal_pdi/ciencias/lhh*,Ca/%sp ectro&otometria(.pd&
