Universidad Nacional Autónoma Autónoma de México Facultad de química Materia: Laboratorio Materia: Laboratorio de equilibrio y cinetica Nombre de la práctica: Conocimiento Conocimiento de técnicas analíticas. Parte 1: Fundamentos de espectrofotometría. Alumnos: De Jesús ú!e" Daniel #artine" #artine" #ontserrat Equipo: 1 Grupo:$ Grupo:$ ro!esor: %amiro ro!esor: %amiro Domín&ue" Danac'e Fec"a de reali#ación de la práctica: ()abril) *+1, Fec"a de entre$a del reporte: 1-)abril) *+1,
%& '()E*%+' GENE,AConocer y aplicar los fundamentos de la espectrofotometría para la determinacin de concentraciones en soluciones. %%& '()E*%+'. A,*%/U-A,E. a& Conocer los fundamentos de la espectrofotometría y las /ariables in/olucradas en la ley de Lambert0eer. b& 2eleccionar la lon&itud de onda apropiada para las mediciones de absorbancia c& Construir una cur/a patrn de soluciones de yodo 3serie tipo4 %%%& ,'(-EMA 5 partir del espectro de absorcin de una solucin acuosa de yoduro 367 0 4 seleccionar la lon&itud de onda apropiada para8 determinar el coeficiente de absorti/idad molar de soluciones acuosas de yoduro a partir de una cur/a patrn. %N*,'0U//%1N& La espectroscopia 90isible estudia el fenmeno de adsorcin de la radiacin 9 isible de moléculas or&;nicas e inor&;nicas. La re&in /isible8 a la que es sensible el o
La absorcin de la radiacin ultra/ioleta o /isible por moléculas or&;nicas e inor&;nicas8 &eneralmente se produce por la e=citacin de los electrones de enlace8 por lo tanto8 la lon&itud de onda de los m;=imos de absorcin se puede relacionar con los enlaces de las especies absorbentes. Los métodos espectroscpicos se basan en la capacidad de las sustancias de absorber 3o emitir4 radiacin electroma&nética. >stos se pueden emplear para determinar la concentracin de un reacti/o o producto durante una reaccin. ?l aparato detecta la cantidad de lu" transmitida o absorbida a tra/és de la solucin en la celda y la compara con la que se transmite o absorbe a tra/és de una solucin de referencia denominada @blancoA. La lectura en la escala ya est; con/ertida en absorbancia. La transmitancia de la muestra se define como la relacin de la radiacin transmitida y la incidente 3 B 6 ) 6+ 4. La disminucin de la intensidad de la radiacin depende de la concentracin del absorbente y de la lon&itud del camino recorrido por el 'a". ?stas relaciones se reco&en en la Ley de Lambert0eer. A =−lo g 10 T =ε × b × c
?stablece una relacin lineal entre la absorbancia 354 y la concentracin 3c48 donde:
ε .0 es la constante de proporcionalidad llamada coeficiente de absorcin molar8
absorti/idad molar o coeficiente de e=tincin 3# 01 cm01 4. ?s la característica de una sustancia que nos dice cuanta lu" absorbe a una lon&itud de onda determinada. b.0 es el paso ptico8 anc'ura de la celda que contiene la muestra 3cm4. c.0 es la concentracin molar de la especie 3#4 de la cual estamos midiendo la absorbancia. La ecuacin mencionada es el fundamento de la espectrofotometría. La ley de Lambert0eer se cumple para una radiacin monocrom;tica que atra/iesa una disolucin diluida 3 ≤ +.+1#48 cuando la especie absorbente no participa en un equilibrio que dependa de su concentracin. %nstrumentación: Bodo espectrofotmetro cuenta con los si&uientes elementos: Fuente de lu# → selector de lon$itud de onda 2monocromador3 → /elda → detector → escala de medida& Fuente de lu#: un filamento de tun&steno que funciona mediante una fuente de alimentacin estabili"ada proporcionando una radiacin de intensidad constante el tiempo suficiente para ase&urar una buena reproducibilidad de las lecturas de absorbancia. .elector de lon$itud de onda: 2e trata de una sencilla red de difraccin8 que permite separar la lon&itud de onda. Bras seleccionar la lon&itud de onda la radiacin pasa a tra/és de un controlador de lu"8 que consiste en una abertura en forma de que se introduce o saca del 'a" para controlar la intensidad de lu" que incide en la fotocelda. /elda: ue contiene a la solucin8 &eneralmente es de un material transparente que no absorbe la lu". 2u lon&itud y capacidad /aría se&ún el equipo y dise!o. Las 'ay de paredes cilíndricas o planas. 0etector: 5 éste lle&a la radiacin tras pasar por un filtro y por la muestra. 2e trata de un foto tubo de medida. 2e basa en el efecto fotoeléctrico de los metales que al irradiarlos &eneran electrones. Escala de medida: La se!al eléctrica del detector una /e" amplificada se re&istra bien en una escala anal&ica o en una pantalla di&ital que proporcionan los /alores de Bransmitancia y)o 5bsorbancia. A&4& /UE.*%'NA,%' ,E+%' 4&5 ECmo se determina el espectro de una solucin colorida Gay dos métodos: Fotometría directa: ?ste se usa por lo &eneral. 2e mide la absorbancia8 si es coloreada o el producto de su reaccin de un reacti/o no presenta color8 podemos definir que la absorbancia es proporcional a la concentracin de la sustancia Fotometría indirecta: La sustancia que se determina 'ace que se pierda color que se usa con fines cuantitati/os. disminucin de absorbancia es proporcional la concentracin de la sustancia
6&5 ECmo se selecciona la lon&itud de onda apropiada en un espectro para la aplicacin en la determinacin de concentraciones por espectrofotometría La radiacin que 'ay sobre la muestra absorbente debe ser de lo m;s monocrom;tica posible8 es decir8 debe tener solo un peque!o ran&o de lon&itudes de onda. ?ntre m;s monocrom;tica sea la radiacin8 puede aumentar la selecti/idad8 puesto que las sustancias absorben otra lon&itud de onda. La sensibilidad es muc'o mayor si se selecciona la lon&itud de onda m;=ima.
7&5 Eué establece la ley de Lambert0eer A =− log T A = log ( 1 / 10 )=( ε x b ) xC Absorbancia =( ε x b ) xC ε =constante de proporcionalidad
b 5nc'ura de la la celda donde est; la muestra c concentracin de la muestra donde medimos la absorbancia Gay una relacin lineal entre la absorbancia y la concentracin 8&5 Eué es8 para qué sir/e y cmo se construye una cur/a patrn 2e construye usando soluciones de concentraciones conocidas. 2e determina la lon&itud de onda de m;=ima absorcin y las condiciones necesarias para obtener e=celentes resultados 8 se construye la cur/a de calibracin utili"ando una solucin patrn analito en cuestin y a partir de eso se 'acen an;lisis cuantitati/os para determinar concentraciones desconocidas. 9& E?=plica porque se requiere adicionar H6 a la me"cla 6* ) a&ua 2e le adiciona H6 porque el yodo en a&ua es muy poco soluble. &5 6dentifica cada uno de los componentes del espectrofotmetro que /as a usar. Fuente de lu"8 selector de lon&itud de onda 3monocromador4 8 Celda 8detector 8 escala de medida.
A&6& ,'UE.*A 0E- 0%.E;' E<E,%MEN*ALle/ar a cabo una discusin &rupal8 identificar las /ariables in/olucradas y plantear la 'iptesis para proponer el dise!o del e=perimento que pueda conducir a la resolucin del problema planteado 3considerar que en el laboratorio se dispone del material indicado en el punto 574. 5notar la propuesta en el Cuadro 1.
/uadro 4& ariables8 'iptesis y propuesta del dise!o de e=perimento.
1.0 ?spectro de absorcin ariables: Lon&itud de onda8 absorbancia Giptesis: La absorbancia cambiar; al /ariar la lon&itud de onda y entre todo el inter/alo de lon&itudes de ondas probadas 'abr; una en la que se ten&a un m;=imo de absorbancia. ?ste m;=imo se puede relacionar con los enlaces de las especies absorbentes. Dise!o de e=perimento: 2e preparan dos celdas espectrofotométricas8 un es la celda en blanco y la otra la corresponde a la solucin de ori&en. 2e usa la celda en blanco para la calibracin de la absorbancia del espectrofotmetro. Las muestra se anali"a a distintas lon&itudes de onda8 comen"ando desde 7(+ nm 'asta (*+ nm.. *.0 Cur/a patrn ariables: 5bsorbancia8 concentracin Giptesis: ?l cambio de la absorbancia ser; proporcional al cambio en la concentracin. Dise!o de e=perimento: 2e preparan I disoluciones a distintas concentraciones. 9na celda ser; en blanco mientras que en la otra se pondr;n las distintas disoluciones para anali"arlas en el espectrofotmetro e ir re&istrando los /alores de absorbancia obtenidos. A&7& ,EA/*%+'. = MA*E,%A-E. %6 >?% 2@&@@6M 5 @&6M3 2solución de ori$en3 6' destilada
4 Espectro!otómetro 6 celdas espectro!otométricas 8 vasos de precipitados de 9@ ml tubos de ensaBo 249 m-3 4 pipeta $raduada de 4 m4 pro5pipeta
Nota: .e recomienda usar siempre las mismas celdas B el mismo espectro!otómetro A&8& ME*'0'-'GCA EM-EA0A& Describir detalladamente en el cuadro * la metodolo&ía empleada después de 'aber reali"ado el e=perimento. /uadro 6& #etodolo&ía empleada. /alibración del espectro!otómetro B barrido del espectro de absorción 2e recomienda re/isar el manual de procedimientos para el espectrofotmetro en uso. ,ecomendaciones $enerales& 1. ?ncender el espectrofotmetro. *. ?sperar 1( minutos. 7. 2eleccionar la lon&itud de onda m;s ba
y esperar a que se pon&a en ceros la absorbancia8 a continuacin sacar la celda. (. 6ntroducir la celda con la solucin de yodo 3* = 1+ 0 #48 re&istrar el /alor de absorbancia a una lon&itud de onda seleccionada 3 nm4. I. %epetir el procedimiento desde el punto 7 dando incrementos re&ulares a la lon&itud de onda 3se recomienda cada 1+ nm4. %e&istrar los datos de absorbancia en la tabla 1. . /urva patrón 1. Preparar soluciones de distinta concentracin 32erie tipo48 a partir de la solucin de referencia 6* MH6 3+.++*# 0 +.*#4. 3/er Babla *4 *. Con el /alor de la lon&itud de onda seleccionada a partir del espectro de absorcin 3se su&iere de I+nm48 reali"ar la calibracin con el blanco8 posteriormente determinar la absorbancia para cada solucion de la serie tipo. %e&istrar las lecturas de absorbancia en la tabla * A&9& 0A*'.D /-/U-'. = ,E.U-*A0'. úmero del ?spectrofotmetro.( 4& %e&istrar los datos e=perimentales del espectro de absorcin de la solucin de yodo 26x4@58M3 en la tabla 1
Babla 1. 5bsorbancia de la solucin de yodo a diferentes lon&itudes de onda 32e recomienda emplear el inter/alo de 7*+ a (++nm4. Evento
λ ( nm)
Absorbancia
Evento
λ ( nm)
Absorbancia
4
7(+
*.1
4@
+
+.1,
6
7I+
*.1-
44
(+
+.17
7
7,+
*.$(
46
I+
+.+-
8
7$+
1.1
47
,+
+.+I
9
7-+
+.-,
48
$+
+.+
++
+.I(
49
-+
+.+*
1+
+.*
4
(++
+.+1-
*+
+.7+
4
(1+
+.+1*
H
7+
+.*7
4
(*+
+.++-
6&5 %e&istrar los datos e=perimentales de la cur/a patrn en la tabla *. #e"cla
36704 3+.+++* #4 3mL4 G*N 3mL4
36704 mol)mL
1
1
-
2 x 10
*
*
$
4 x 10
7
7
,
6 x 10
I
8 x 10
(
(
(
1 x 10
5bs
−5
+.+-
−5
+.*
−5
+.*,
−5
+.7I
−4
+.*
7& 5l&oritmo de c;lculo. ?=plicar cmo se calcula la concentracin de yodo en las me"clas de la tabla *.
[ yodo ]solpatron=
2
−¿ −¿ 0.0002 M
¿
−3
2 x 10
( solde yodo )( concentración de yodo) ( V H O+ yodo )
¿
I 3 ¿
I 3 ¿
¿ [ yodo ]sol =¿
8&5 Calcular y re&istrar las concentraciones de yodo en las me"clas de la tabla *. B5L5. *. 5bsorbancia a diferentes concentraciones molares de yodo.
A&& E-A(',A/%1N 0E G,F%/'. 14 Bra"ar la &r;fica 5bsorbancia /s. λ 3?spectro de la solucin de yodo4
*4 Bra"ar la &r;fica 5bsorbancia /s. Concentracin 3Cur/a patrn4
A&& AN-%.%. 0E ,E.U-*A0'.&
4&5 E5 que lon&itud de onda se locali"a el m;=imo de absorbancia de la solucin de yodo *=1+0 # se locali"a a 7(+ nm 6& Justifica la aplicacin de la lon&itud de onda de I+ nm para la determinacin de la absorbancia de las soluciones de la serie tipo. Porque es donde se obtu/o mayor absorbancia 7&5 Eué relacin presenta la absorbancia con la concentracin en la cur/a patrn La concentracin es proporcional a la absorbancia8 si la absorbancia aumenta la concentracin también 8& Eué representa la pendiente de la &r;fica de la cur/a patrn !
A =( ε b ) x C + b
Por lo tanto
m= ε x b
C concentracin b lon&itud de celda A&& /'N/-U.%'NE.& Podemos concluir &racias a la cur/a patrn que la absorbancia y la concentracin de
−¿¿
I 3 670 es directamente proporcional.
2e pudo corroborar que el espectrofotmetro se puede utili"ar para calcular concentraciones de las disoluciones bas;ndose en la lu" que absorbe la sustancia y en la que refle