Laboratorio de Métodos Instrumentales I
Práctica No. 1 Determinación de fósforo en bebidas de cola por Espectrofotometría UV- Vis
Equipo 1 Candy Lara Rentería Jessica Torres Gámez
Salón 1
Mérida, Yucatán a 23 de Agosto de 2012
Índice Pág. Antecedentes…………………………………………………………………….........1
Objetivo………………………………………………………………………………....2
Metodología…………………………………………………………………………....2
Resultados…………………………………………………………………………….. 4
Discusiones……………………………………………………………………………5
Conclusiones………………………………………………………………………….6
Referencias…………………………………………………………………………… 6
Antecedentes La espectrofotometría es un método colorífico que es utilizado para medir las concentraciones
de las sustancias. Para realizar estas mediciones se usan
aparatos llamados espectrofotómetros, estos aparatos miden la absorción de luz monocromática de una longitud de onda conocida. La cantidad de luz que absorbe una sustancia está relacionada con la concentración de la misma. 1
Esta ecuación corresponde a la ley de Beer 2. Donde la A es la obsorbancia o densidad óptica medida por el aparato. C es la concentración de la sustancia que se analiza. La l es el espesor de disolución atravesada por la luz o paso óptico. La ε es el coeficiente de absorción característico de cada sustancia medible colorimétricamente. Las cubetas deben ser de plástico o vidrio óptico para las mediciones en el espectro visible y de cuarzo para las mediciones en la región de ultravioleta (debajo de 360nm). 1 La
espectrofotometría es
especialmente útil para analizar cromóforos que se presentan naturalmente. La sensibilidad del método depende del coeficiente de extinción implicado. 2 En espectrofotómetro se compone por un foco luminoso, un monocromador que dispersa la radiación continua y trasmite la longitud de onda que se desee, una cubeta para la muestra y un detector para medir e indicarla cantidad de energía radiante recibida. Existen espectrofotómetros de solo un haz de luz y también los hay de doble haz 3. Los espectrofotómetros son aparatos complejos, ya que el monócromador que usa permite la variación en la selección de longitud de onda y esto permite que la región espectral sea muy amplia. Como sistema de detección usa fototubos o fotomultiplicadores 4
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Figura 1-.diagrama esquemático de un espectrofotómetro de barrido de doble haz5. Para la determinación de fosforo en refresco de cola se usa el método del azul de molibdeno. Este método se basa en agregar molibdato de amonio a una solución de fosfato para producir un compuesto de color azul intenso así este puede detectarse, en un espectrofotómetro en el rango visible a 830nm. Para el análisis de fosfatos se elije el método espectrofotométrico ya que por su sensibilidad permite trabajar con las bajas concentraciones de fosfato en los refrescos de cola. De igual manera este método es adecuado para el análisis de fosfatos porque es un método rápido y muy sensible 6.
Objetivos
Conocer las partes y el manejo de un espectrofotómetro de uv-vis.
Realizar una curva de calibración para cuantificar, por uv-vis, el contenido de fósforo en una muestra de refresco de cola.
Metodología Se preparo una solución stock a partir de fosfato monobásico de potasio, de dicha solución se prepararon 100 mL de 100 ppm, de la cual se tomo una alícuota de 1 mL para una solución de P 2 O5
de 25 mL de 4ppm.
Posteriormente se prepararon 3 soluciones, en la primera se pesaron 0.1562 g
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de molibdato de amonio y se disolvió en 15 mL de agua destilada, en la segunda solución se pesaron 0.2114 g de acido ascórbico y se disolvieron en 15 mL de agua destilada, para la última solución se tomaron 2.2 mL de acido sulfúrico y se diluyo en 15 mL de agua destilada; dichas soluciones se mezclaron y se aforaron a 50 mL con agua destilada. Después de preparar la solución reductora se dejo reposar mientras se preparaban las soluciones estándar. Se tomaron alícuotas de 1, 2, 3,4 y 5 mL de la solución de P 2 O5 4ppm, a estas alícuotas se les agrego 4 mL de solución reductora y se aforaron a 10 mL; al igual se preparo un blanco extrayendo 4 mL de solución reductora y aforando a 10 mL con agua destilada. Dichas soluciones se utilizaron para la curva de calibración. El procedimiento para las muestras fue tomar 10 mL de la muestra (refresco de cola) y desgasificarla por medio de un baño de ultrasonido. Se tomo un mililitro de la muestra y se aforo a 50 mL, de la cual se tomo un mililitro y se aforo a 10mL, de esta muestra se preparo un duplicado. Se tomaron las soluciones estándar, el blanco y las muestras y se incubaron en baño María por 30 min a 50 °C. Se realizo un barrido de exploración con la solución de mayor concentración (el estándar de 5 mL de P 2 O5) con una longitud de onda de 700 a 850 nm usándose el blanco para la línea base. Después de encontrar la longitud de onda máxima se realizo la curva de calibración con las soluciones estándares para después analizar las muestras.
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Resultados Se realizó un barrido con la finalidad de encontrar la longitud máxima, este barrido se realizó con la solución de mayor concentración.
Barrido de la muestra de mayor concentración [ 2 ppm]
Longitud máxima
Absorbancia
826 nm
0.754
Se realizó el análisis de 5 soluciones estándares para conocer la absorbancia de cada solución. Dichas soluciones tenían diferentes concentraciones. Las absorbancias obtenidas se muestran en la tabla 1, así como la curva de calibración obtenida (gráfica 1). Tabla 1. Absorbancia de las soluciones estándares. Número de estándar
Concentración (ppm)
Absorbancia
1
0.4
0.211
2
0.8
0.343
3
1.2
0.462
4
1.6
0.651
5
2
0.816
1 y = 0.3795x + 0.0412 R² = 0.9923
a i 0.8 c n a 0.6 b r o 0.4 s b A0.2
0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
Concentración
Gráfica 1. Curva de calibración de las soluciones estándares
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Al igual se realizó el análisis de las muestras de Coca- Cola para conocer sus concentraciones, el resultado se muestra en la tabla 2. Tabla 2. Concentración de la muestra de Coca- Cola por duplicado Muestra
Absorbancia
Concentración (ppm)
1
0.655
1.617
2
0.463
1.111
Promedio: 1.364 ppm de P 2O5 Desviación estándar: 0.358 Ppm de P= x ppm de P2O5 (25) (10) (62 g de P/ 142 g de P 2O5) Ppm de P= 1.364 ppm de P 2O5 (25) (10) (62 g de P/ 142 g de P 2O5) Ppm de P= 149
Discusiones Para conocer la longitud máxima se realizo un barrido con la solución de mayor concentración esto se debe a que la cantidad de luz absorbida por la muestra es directamente proporcional a la concentración de la muestra (a mayor concentración mayor absorción y menor transmisión) 7. Podemos verificar que esto se cumple observando los resultados de la tabla numero 1. El contenido de fosforo en la muestra fue de 149 ppm, de acuerdo a la literatura el contenido de fosforo en Coca – Cola es de 215 ppm. La diferencia se puede deber a longitud de onda utilizada ya que en el primer caso fue de 826 nm y en el segundo fue de 830 nm. Otra posible interferencia pudo ser la solución reductora, ya que en el resultado de la literatura dicha solución se almacenó una semana antes de utilizarla. Al igual se debe tomar en cuenta las diluciones
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realizadas a la muestra, ya que fueron el mismo número de diluciones pero a diferentes volúmenes y esto pudo afectar.
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En la tabla 2 se ven los resultados de longitud de onda y absorbancia para las muestras donde los datos obtenidos tienen una considerable variación, esto se puede deber a un error de lectura del equipo.
Conclusiones Para realizar el barrido y saber la longitud de onda máxima se usa la solución estándar de mayor concentración. Para la determinación de fosforo la espectrofotometría es el método adecuado por la sensibilidad del equipo y la rapidez del análisis. Para obtener datos confiables se debe tener un adecuado conocimiento del equipo y su manejo, ya que de lo contrario puede haber errores en los datos obtenidos.
Referencias 1. Macarulla, J.; Bioquímica humana . 2º Ed Reverté; España. 1994. Pp. 4840. 2. Fersht, A.; Estructura y mecanismo de los enzimas . Ed Reverté; España. 1980. Pp. 150 -160. 3. Brown, G.; Sallee, E.; Química cuantitativa . Ed. Reverté; España. 1967. Pp. 465. 4. Pino, F.; Pérez, D.; Análisis de elementos – traza por espectrofotometría de absorción molecular UV – Visible. Ed. San Pablo; España. 1983. Pp.
123- 124. 5. Harris, D.; Análisis químico cuantitativo . 6º Ed Reverté; España. 2007, Pp. 462.
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6. Química
analítica.
Determinación
de
fosfatos
en
bebidas
cola.
http://es.scribd.com/doc/50816175/Determinacion-de-fosfatos-enbebidas-cola (consultado agosto 2012) 7. Quesada, S.; Manual de experimentos de laboratorio para bioquímica. Ed. EUNED; Costa Rica. 2007. Pp. 10 8. Cavazos, N.; Zárate, L.; Torres, E.; Determinación de fósforo y cafeína en bebidas de cola. Educación Química. 2001, 12, 2. Pp. 116-120
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