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7/26/2019 7 UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN.docx

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ANALISIS INSTRUMENTAL

Practica Nro 7: Espectrofotometra ultravioleta - visible1. Introduccin.-

La espectrofotometra ultravioleta - visible o espectrofotometra UV VIS implica laespectroscopia de fotones en la regin de radiacin ultravioleta- visible utiliza la luz en losrangos visibles y adyacentes (el ultravioleta (UV) cercano y el infrarrojo (IR) cercano

!n esta regin del espectro electromagn"tico# las mol"culas se someten a transicioneselectrnicas

!sta t"cnica es complementaria de la espectrometr$a de fluorescencia# %ue trata contransiciones desde el estado e&citado al estado basal# mientras %ue la espectrometr$a deabsorcin mide transiciones desde el estado basal al estado e&citado

Aplicaciones

La espectrometr$a UV'VI se utiliza abitualmente en la determinacin cuantitativa desoluciones de iones met*licos de transicin y compuesto org*nicos muy conjugados

Las aplicaciones principales son+

,eterminar la cantidad de concentracin en una solucin de algn compuestoutilizando las frmulas ya mencionadas

.ara la determinacin de estructuras moleculares

La identificacin de unidades estructurales especificas ya %ue estas tienen distintostipos de absorbancia (grupos funcionales o isomer$as)

,eterminar constantes de disociacin de indicadores *cido-base

Soluciones de iones metlicos de transicin

Las soluciones de iones met*licos de transicin pueden ser coloreados (es decir# absorben laluz visible) debido a %ue lo electrones en los *tomos de metal se pueden e&citar desde unestado electrnico a otro !l color de las soluciones de iones met*licos se ve muy afectadopor la presencia de otras especies# como algunos aniones o ligando# por ejemplo# el color deuna solucin diluida de sulfato de cobre es muy azul+ agregando amoniaco se intensifica elcolor y cambia la longitud de ondas de absorcin m*&ima

Compuestos orgnicos.

Los compuestos org*nicos# especialmente a%uellos con un alto grado de conjugacin#tambi"n absorben luz en las regiones del espectro electromagn"tico visible o ultravioleta Losdisolventes para estas determinaciones son a menudo el agua para los compuestos solublesen agua# o el etanol para compuestos org*nicos solubles Los disolventes son adecuadospara su uso en espectrometr$a UV !l etanol absorbe muy d"bilmente en la mayor$a delongitudes de onda La polaridad y el ./ del disolvente pueden afectar la absorcin delespectro de un compuesto org*nico La tirosina# por ejemplo su m*&imo de absorcin y su


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coeficiente de e&citacin molar cuando aumenta el ./ de 0 a 12# o cuando disminuye lapolaridad de los disolventes

3un%ue los complejos de transferencia de cargas tambi"n dan lugar a colores# estos son amenudo demasiado intensos para ser usados en mediciones cuantitativas

La ley de 4eer 5Lambert estable %ue la absorbancia de una solucin se directamenteproporcional a la concentracin de la solucin .or tanto# la espectrometr$a UV'VI puedeusarse para determinar la concentracin de una solucin !s necesario saber con %u"rapidez cambia la absorbancia con la concentracin !stos pueden ser obtenido a partir dereferencias (las tablas de coeficiente de e&tincin molar) o# con m*s e&actitud# determinado apartir de una curva de calibracin

!l espectrmetro UV'Vis puede utilizarse como detector para la cromatograf$a li%uida de altaresolucin (6L3R) La presencia de un analito de una respuesta %ue puede ser proporcionala la concentracin .ara resultados precisos# la respuesta del instrumento al analito debecompararse con la respuesta a un est*ndar# lo %ue es muy similar al uso de curvas decalibracin La respuesta (por ejemplo# el pico de altura) para una concentracin particular seconoce como factor de respuesta

e! de "eer - ambert

La espectrometr$a UV 5 Vis se utiliza con mayor frecuencia en forma cuantitativa paradeterminar las concentraciones de especies absorbentes en solucin# usando la ley de beer- lambert

A=log10( IIO )=CL

,onde 3 es la absorbancia medida# I#es la intensidad de la luz incidentes a una determinadalongitud de onda# I es la intensidad de transicin# la longitud de ruta a trav"s de la muestra#y Cla concentracin de las especies absorbentes .ara cada especie y longitud de onda# $es una constante conocida absortividad molar o coeficiente de e&tincin !sta constante esuna propiedad fundamental molecular en un solvente dado# a una temperatura y presinparticular# y tiene como unidades %&'( cmo# a menudo# U&'( cm.


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La absorbancia y e&tincin $a veces son definidas en t"rminos de logaritmos natural enlugar de logaritmo de base %).

La ley de beer- lambert es til para la caracterizacin de mucos compuestos# pero no sirvecomo relacin universal para la concentracin y absorcin de todas las sustancias !n

mol"culas complejas de gran tama7o# como los tintes org*nicos (8ylenol naranja o rojoneutro# por ejemplo)# a veces se encuentra una relacin polinmica de segundo orden entrela absorcin y la concentracin

Los fotones de la radicacin visible 5 ultravioleta (VI-UV) poseen energ$a suficiente comopara alterar la estructura electrnica de los *tomos y mol"culas Incluso pueden romperseenlaces %u$micos en los procesos foto%u$micos desencadenados por dica radicacin

.or ejemplo# los fotones UV con longitud de onda 29: nm fracmentan las mol"culas deozono+

#*+g, v #/+g, # +g, +01*/)nm,

!mpleando radicacin menos energ"tica# como la luz visible comprendida entre los ;:: y


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on varios los factores %ue e&plican la aparicin de bandas en los espectros Vis 5UV# por unlado# la frecuencia caracter$sticas de una transicin electrnica puede estar acompa7ada demucas otras frecuencias cercanas debido a mltiples cambios rotacionales vibraciones %ue

ocurren simult*neamente al cambio electrnico .or otro lado# las interacciones entremol"culas vecinas en fase condensada# difumina la posicin e&acta de los estadosenerg"ticos accesibles a cada mol"cula

2. mtodo

>"todo de espectrofotometr$a UV - Visible

3. Interferencias

?o aplica

4. Fundamentos

La espectrofotometr$a molecular est* basada en la radicacin UV# Visible e IR La %ue nosinteresa en esta pr*ctica es la UV- Visible y# probablemente# es la m*s empleada en loslaboratorios %u$micos y cl$nicos de todo el mundo

e basa en la absorcin de las mol"culas de la radicacin ultravioleta 5 visible (zona delespectro)!n forma de una o m*s bandas de absorcin electrnica# cada una de las cualesconsta de un no muy grande de rayas# muy pr&imas unas de otras por ello# estos espectrossuelen presentar m*&imos de absorcin muy ancos

!l instrumento utilizado para las medidas de la absorbancia es un espectrofotmetro Lafuente de radicacin utilizada por el mismo es una l*mpara de @olframio %ue proporciona

una radicacin de intensas constantes !l rango de A %ue se puede medir est* comprendido

entre 9::nm >1000nm

Caractersticas de un espectrofotmetro


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Color de las sustancias 2umicas

>ucas substancias org*nicas %ue poseen una estructura conjugada son colorantes

3simismo Las substancias %ue contienen metales de transicin (6r# 6o# Be# 6u# >n# etc)tambi"n son coloreadas i una mol"cula posee un grupo de *tomos %ue absorbe luz visible#se dice %ue es un cromforo

La fenolftale$na# al igual %ue el fenantreno# es un cromforo por %ue posee una ampliaestructura de enlaces C-C con3ugados.4Cul es el mecanismo del color5.ara %ue una sustancia sea coloreada debe absorberluz visible# esto es# radiacin electromagn"tica con una longitud de onda comprendida entre;:: y C::nm %ue provoca tr*nsitos electrnicos?aturalmente# la cuant$a del desdoblamiento energ"tico de los orbitales d depende delnmero# disposicin y naturaleza de las mol"culas coordinadas al ion central

.or ltimo debes tener clara la relacin entre luz absorbida por una muestra y percepcin del

color de dica muestra .ara el caso de los espectros de absorcin# el color %ue nosotrospercibimos es la suma de los restantes colores %ue no son absorbidos y %ue son entoncesreflejados (objetos opacos) o transmitidos (objetos translucidos) i un objeto absorbe todotipo de luz visible# entonces es un cuerpo negro i no absorbe luz visible# lo percibimoscomo blanco o transparente i absorbe todo tipo de luz e&cepto la luz naranja# entonces lopercibimos como naranja i absorbe solo luz azul# entonces percibimos el colorcomplementario del azul %ue es el color naranja B$jate en las siguientes relaciones decomplementariedad de los colores+


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Colores complementarios

6o3o verde

Violeta

A7ul naranja

48u9 es un espectro

fotmetro5

Un espectrofotmetro es un

instrumento %ue tiene la

capacidad de manejar un azde Radiacin !lectromagn"tica

(R!>)# comnmente denominado Luz# separ*ndolo en facilitar la identificacin# calificacin y

cuantificacin de su energ$a u eficiencia# resolucin# sensibilidad y rango espectral#

depender*n de las variables de dise7o y de la seleccin de los componentes pticos %ue lo

conforman

Cuando la lu7 atraviesa una sustancia: parte de la energa es absorbida.

!l color de las sustancias se debe a %ue estas absorben ciertas longitudes de onda de la luz

blanca %ue incide sobre ellas# y slo vemos a%uellas longitudes de onda %ue no fueron

absorbidas

Componentes de un espectrofotmetro

%;


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Los espectrofotmetros son tiles debido a la relacin de la intensidad del color enuna muestra y su relacin a la cantidad de soluto dentro de la muestra .or ejemplo#si usted utiliza una solucin del colorante rojo del alimento en agua# y mida lacantidad de luz azul absorbida cuando pasa a trav"s de la solucin# una fluctuacinmensurable del voltaje puede ser inducido en una fotoc"lula en el lado opuesto i

aora la solucin del tinte rojo es diluida por la adicin del agua el color ser* menosintenso 3s$# ay una relacin entre el voltaje y la cantidad de tinte en la muestra

!l espectrofotmetro tiene la capacidad de proyectar un az de luz monocrom*tica(de una longitud de onda particular) a trav"s de una muestra y medir la cantidad deluz %ue es absorbida por dica muestra !sto le permite al e&perimentador realizardos funciones+

?os da informacin sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra !sto podemoslograrlo midiendo la absorbancia (3bs) a distintos largos de onda (l) y graficar estosvalores en funcin del largo de onda# formando un espectrograma 6omo cadasustancia tiene unas propiedades espectrales nicas# distintas sustancias producen

distintos espectrogramas !sto se debe a %ue cada sustancia tiene un arreglo de*tomos tridimensional particular %ue ace %ue cada sustancia tenga caracter$sticasnicas

=ipos de >spectrofotmetros

3bsorcin 3tmica de emisin Ultravioleta Infrarrojo

>l espectrofotmetro VIS - UV.ara medir cuantitativamente diferencias en la intensidad de los colores o bien registrar

espectros Vis - UV# se necesita un espectrofotmetro vis 5 UV %ue proporciona datos deabsorbancia a distintas longitudes de ondas Recuerda %ue la absorbancia 3 para unalongitud de onda se define como+

A=log(I, OI ),onde

I ,O es la intensidad del a7 incidenteen la muestra eI es la intensidad del

a7 emergentede la muestra !n la pr*ctica# se realiza medidas relativas de absorbanciaya %ue lo %ue verdaderamente entereza conocer es la diferencia en intensidad transmitida

cuando un az luminoso atraviesa un blanco de disolvente puro(I) : con respecto a la

intensidad transmitida cuando el az pasa a trav"s de la muestra real

I()

tal y como se

ilustra en el siguiente es%uema+


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Un espectrofotmetro Vis -UV se compone de cinco elementos principales+

Una fuerte luz Una l*mpara de @olframio es abitual y# en nuestro caso# emite

radicacin entre 2;: y 11:: nm Un monocromador %ue selecciona un az de luz con una longitud de onda

determinada (un az monocrom*tico) esto se consigue mediante el uso de rejillas de

difraccin y filtros para descomponer la luz de la l*mpara Una celda porta muestras e utilizan materiales transparentes en el rango de

frecuencias utilizado tales como pl*sticos y sobre todo# cuarzo Un detector para medir la intensidad del az transmitido generalmente se trata de

una c"lula fotoel"ctrica %ue traduce IA en una intensidad de corriente o diferencial depotencial

Un contador o una pantalla de visualizacin 6


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!ste m"todo se aplica a la determinacin de p inorg*nico u ortofosfatos e basa en la

relacin en medio acido entre el ion fosfato y el molibdato amnico en presencia tartrato de D

y b# para generar acido fosfomolibdico el cual es reducido mediante acido ascrbico

generando una coloracin azul debida al >o y susceptible de determinacin colorim"trica

!l ion . u ortofosfatos en disolucin acida y en presencia de molibdato amnico (e&ceso)#

forman un complejo de fosfomolibdato (?/2);(.>o19E;:) %ue reducido por el acido ascrbico

y en presencia de antimonio desarrolla una coloracin azul (azul de molibdeno) susceptible

de determinacin espectrofotom"trica (colorimetr$a) La formacin de este complejo con >o

e realiza por %ue es m*s estable el complejo %ue el ion simple# dando un compuesto de

estado de o&idacin inferior (>o (V)) y de coloracin azul intenso La sensibilidad del m"todo

puede aumentarse e&trayendo el azul de molibdeno 6on un disolvente !ste m"todo es

satisfactorio para concentraciones de fosfatos superiores a 1 mg por litro (1 ppm)

5 Objetivos

,eterminar la concentracin de fosfatos presentes en un muestra de agua

6 Material !"ui#o

!spectrofotmetro o color$metro e%uipado para lecturas en zonas visible a aterial de vidrio de laboratorio y en especial# matraces aforados de 1:: ml Vasos de precipitado .ipetas graduadas de = 5 1: ml .ipeta volum"trica de 9= ml

6.1 soluciones y reactivos

,isolucin de /9E; ,isolucin de molibdato amnico al ;F ,isolucin de acido ascrbico ,isolucin de tartrato doble de potasio Reactivo de cloruro estannoso ( se debe preparar cada vez %ue se aplica el m"todo ,isolucin patrn de 1:: mg'L de fosforo

$. %rocedimiento.


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1 .ipetear = ml de muestra problema previamente centrifugada durante cinco minutos a

=::: rpm y vierte el contenido en un vaso de precipitado9 .repara patrones de :#= 1#: 9# : ;# : C# : mg'L a partir de una solucin madre de

1:: mg'L en un matraz aforado de 1::ml ,ebes realizar juntamente con los patrones

y las muestras un blanco2 i el agua se colorea con fenolftale$na (p/ C#2) neutraliza con algunas gotas de

acido sulfrico = ?; 37ade = ml de molibdato de amonio# tapa y agita el tubo tres veces= 3gregar agua desionizada asta completar a 9= ml0 3gregar ; gotas de cloruro estannoso


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G 34 6

4 100 0,0 0,0 1 7,12 1,14 0,29

2 51,5 0,29 0,60

4 42,6 0,37 0,78

8 39,3 0,41 0,85

M 51,1 0,29 0,61

+juste de curva x=c y= ABS

x y x2 xy

0 0,0 0 01 0,14 1 0,142 0,29 4 0,584 0,37 16 1,488 0,41 64 3,28

=15x = 21,1y =852x = 48,5xy

a) Reemplazar los valores de las sumatorias en las ecuaciones frmulas correspondientesy encontrar los valores de a y b


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=

22

2

)(

))(())((

xxn

xyxxya

10,0)15()85*5(

)48,5*15()85*21,1(2

=

=a

( ) ( )

( ) ( ) 0463,0

1585*5

21,1*1541,5*52

=

=b

b) Reemplazar los valores dea y ben la ecuacin de la rectabxay +=

c) 6on "sta ecuacin ajustar la curva originalH utilizando los mismos valores de calcularlos nuevos valores de !

6alcular los mg# me% y porcentaje del fosforoy la

concentracin de fosfato%ue e&iste en la muestra

2#mg'L .Concentracin fosforo ( meq /L )

a !"#!

b!"!$%

&!"#!'!"!$%(

( )( )

=

22 )( xxn

yxxynb

10,0)0*046,0(10,0' =+=y

142,0)1*046,0(10,0' =+=y

193,0)2*046,0(10,0' =+=y

28,0)4*046,0(10,0' =+=y

47,0)8*046,0(10,0' =+=y


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3,9

mg

l 1 g

1000mg1mol

31 g P 1eq

1mol 1000meq

1eqP =0,125meq /l

Concentracin fsforos ( )

1< 1000ml

100=0,0004

3,9

mg

l 1gr

1000mg

Para fosfatos

100mg

l

P1 g1000mgP

1mol

31g P 174 g

1molP =

0,56 g

l k2HPO4

?1V1J?9V9

1= N2V2V1

N

1=25ml100ppm

100ml

N,25 ppm de fosfatos

1. )onclusin.

La espectrofotometr$a de absorcin molecular UV 5 VI contina siendo una de las

erramientas m*s amplias para determinar especies moleculares en solucin grandes.


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6on la estandarizacin de la t"cnica espectrofotom"trica UV-VI# se proporciona una

erramienta de an*lisis con la cual se puede reportar resultados confiables y repetibles# la

cual es necesaria en el laboratorio# donde se realizan investigaciones adem*s del servicio de

an*lisis se puede brindar como valor agregado en el asesoramiento a las estrategias %ue se

pueden adoptar en pro de mejorar sus productos para %ue cumplan con la normatividadestipulada

11. iblio/raf0a.

Ku$mica 3nal$tica 6uantitativa# ,ay and Under@ood Ku$mica 3nal$tica# oog and Mest 3n*lisis Instrumental# ,ouglas R oog and ,onald > Mest /arris# , 6 An!"s"s

#$%m"co &$ant"tat"'o 2N ed 6ap$tulo 1C !d Revert"# 9::

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