Práctica 1 ANALISIS CUANTITATIVO DE UNA MEZCLA DE PERMANGANATO Y DICROMATO POTÁSICOS POR ESPECTROFOTOMETRIA UV-VISIBLE.

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1 Prácticas de nálisis Instrumental 1 Práctica 1 NLISIS CUNTITTIVO DE UN MEZCL DE PERMNGNTO Y DICROMTO POTÁSICOS POR ESPECTROFOTOMETRI UV-VISIBLE. Objeto de la práctica dquirir destreza en la realización de medidas experimentales de absorbancia y su aplicación a la determinación de la concentración de una mezcla de permanganato y dicromato potásicos. Fundamento Cuando en una disolución hay varias sustancias que absorben radiación, es posible, en muchos casos, llevar a cabo su determinación sin necesidad de separar previamente los distintos componentes. Cuando se trata de dos componentes, M y N, cuyos espectros de absorción están superpuestos a todas las longitudes de onda, la forma de proceder es medir las absorbancias 1 y 2 a las longitudes de onda λ 1 y λ 2 respectivamente, y planteando las ecuaciones siguientes: 1 = ε M1 b C M + ε N1 b C N (a λ 1 ) 2 = ε M2 b C M + ε N2 b C N (a λ 2 ) M+N N M λ 1 λ 2. Esto es posible porque la ley de Beer establece que la absorbancia es una propiedad aditiva, de forma que la absorbancia total de una disolución a una

2 Prácticas de nálisis Instrumental 2 longitud de onda dada es igual a la suma de las absorbancias de los componentes individuales presentes. En las ecuaciones anteriores, b representa el camino óptico y ε M1, ε M2, ε N1 y ε N2 las absortividades molares de M y N a las longitudes de onda λ 1 y λ 2, que deben ser determinadas previamente a partir de disoluciones patrón, o mejor, a partir de las pendientes de sus representaciones de la ley de Beer. Reactivos Disolución patrón de KMnO M Disolución patrón de K 2 Cr 2 O M Disolución de H 2 SO M Material y aparatos Matraces aforados de 50 ml Pipetas de varios volúmenes Espectrofotómetro provisto de cubetas de 1 cm de paso óptico. Técnica experimental a) Determinación de las absortividades molares el permanganato y del dicromato a las longitudes de onda de medida Poner en matraces aforados de 50 ml los siguientes volúmenes de la disolución de permanganato potásico: 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 y 10.0 ml. continuación añadir a cada uno de ellos 20 ml de la disolución de ácido sulfúrico y enrasar con agua desionizada. Medir las absorbancias de las disoluciones preparadas anteriormente a 440 nm y a 545 nm, frente a un blanco preparado con 20 ml de disolución de H 2 SO 4 y dilución a 50 ml. Repetir el procedimiento anterior para el dicromato potásico. b) nálisis cuantitativo de una mezcla problema de permanganato y dicromato Transferir 5.0 ml de la disolución problema a un matraz de 50.0 ml, añadir 20 ml de ácido sulfúrico 3.75 M y enrasar con agua desionizada. Medir las absorbancias a 440nm y a 545 nm frente al

3 Prácticas de nálisis Instrumental 3 mismo blanco que en el caso anterior. Calcular las concentraciones de permanganato y dicromato en la disolución problema. Resultados KMnO 4 Volumen ml KMnO4 M 440 nm 545 nm Volumen ml KMnO4 M 440 nm 545 nm Ecuaciones de las rectas de regresión: 440 nm: 545 nm: bsrtividades del KMnO 4 : ε a 440 nm:... L mol -1 cm -1 ε a 545 nm:... L mol -1 cm -1 K 2 Cr 2 O7 4 Volumen ml K 2 Cr 2 O 7 M 440 nm 545 nm Volumen ml K 2 Cr 2 O 7 M 440 nm 545 nm Ecuaciones de las rectas de regresión: 440 nm:

4 Prácticas de nálisis Instrumental nm: bsrtividades del K 2 Cr 2 O 7 : ε a 440 nm:...l mol -1 cm -1 ε a 545 nm:... L mol -1 cm -1 Mezcla problema bsorbancia a 440 nm: bsorbancia a 545 nm: Cálculos Concentración de KMnO 4 en la mezcla: Concentración de K 2 Cr 2 O 7 en la mezcla:

5 Prácticas de nálisis Instrumental 5 Práctica 2 DETERMINCION DE HIERRO EN VINOS POR ESPECTROFOTOMETRI DE BSORCION TOMIC Objeto de la práctica Llevar a cabo medidas de absorbancia atómica para la determinación de elementos a nivel de trazas en muestras reales utilizando el método de adición estándar El hierro en los vinos El contenido de hierro en los vinos suele oscilar entre 4 y 20 mg por litro, con contenidos medios de 6 a 12 mg/l. Su origen puede ser diverso. Una cantidad que apenas sobrepase los 3 ò 4 mg por litro constituye el hierro normal o hierro biológico absorbido por las raíces de la viña. Otra parte procede de la tierra o de los polvos terrosos que puedan manchar la superficie de las uvas. demás, ciertas cantidades pueden proceder de las herramientas metálicas utilizadas en su elaboración (trituradoras de uvas, prensas de acero, herramientas de vendimia, etc.) o en su almacenamiento (tornillos de las compuertas de los barriles, etc.) Las sales de hierro se encuentran en el vino en los estados de oxidación (II) y (III). Las sales ferrosas son totalmente solubles y dejan el vino límpido, mientras que ciertas sales férricas (que pueden originarse por oxidación de las sales ferrosas por el oxígeno atmosférico) son insolubles o coloreadas. Este es el caso del fosfato férrico, sal blanquecina origen de la "quiebra blanca". Por otra parte, las combinaciones del hierro (III) con los poli-fenoles, coloreados de azul oscuro, son la causa de la "quiebra azul". Los vinos blancos están más sujetos a la primera, y, por el contrario, los vinos tintos, ricos en taninos, dejan un poso azulado o ennegrecido: "quiebra negra". Una concentración total de hierro del orden de los 10 mg/litro indica riesgo de quiebras férricas, si bien, este valor límite varía mucho en función de la composición del vino..

6 Prácticas de nálisis Instrumental 6 Reactivos FeSO 4.(NH 4 ) 2.SO 4.6 H 2 O (Sal de Mohr) sólido Material y aparatos Matraces aforados de 50 ml Pipetas de varios volúmenes Espectrofotómetro de absorción atómica con llama Técnica experimental En cinco matraces aforados de 50 ml se ponen 10 ml de vino (o el volumen adecuado al contenido de hierro). ñadir a continuación a cada uno de ellos, 0, 5, 10, 15 y 20 ml de una disolución patrón de hierro conteniendo 10 p.p.m. de Fe. (Esta disolución se obtendrá por dilución de otra que contenga 500 p.p.m. de Fe, preparada a partir de sal de Mohr ). Seguidamente se añade una gotita de n-octanol a cada matraz, se enrasan con agua desionizada y se mide la absorbancia atómica del hierro. Resultados Fe añadido ml p.p.m Ecuación de la recta de regresión: Concentración de hierro en la muestra de vino (mg/l)

7 Prácticas de nálisis Instrumental 7 Práctica 3 DETERMINCION ESPECTROFLUORIMETRIC DE QUININ EN GU TONIC Objeto de la práctica El objetivo de la práctica es la determinación del contenido de quinina en una muestra de agua tónica comercial, para lo cual, previamente se registran los espectros de excitación y emisión fluorescentes de la quinina en medio acuoso ácido, tras lo cual se obtiene la curva de calibrado correspondiente, procediendo finalmente a la determinación propuesta. Características fluorimétricas de la quinina La quinina es un compuesto que presenta una intensa fluorescencia en medio ácido diluido, con longitudes de onda de máxima excitación a 250 y350 nm y una emisión fluorescente máxima a 450 nm, fácilmente apreciables para concentraciones del orden de 2 p.p.m. Sin embargo, pueden apreciarse otros picos debido a peculiaridades de la red del monocromador y a efectos de dispersión Rayleigh, Tyndall y Raman. Reactivos Disolución stock de quinina conteniendo µg ml -1 (p.p.m.), preparada disolviendo mg de quinina (o mg de sulfato de

8 Prácticas de nálisis Instrumental 8 quinina di-hidratado) en 50 ml de H 2 SO 4 1 M, diluyendo seguidamente con agua des-ionizada a 1 L en matraz aforado. Disolución 0.05 M de H 2 SO 4. Disolución-madre o de trabajo de quinina, de 10.0 µg ml -1, preparada recientemente a partir de la disolución concentrada, por dilución con H 2 SO M Material y aparatos Matraces aforados de 25.0, 50.0, 100.0, y ml de capacidad. Pipetas de varios volúmenes Espectrofluorímetro con cubeta de cuarzo de 1 cm de paso óptico. Técnica experimental a) Preparación de la curva de calibrado Preparar una serie de disoluciones patrón de quinina a partir de la disolución stock de p.p.m., haciendo diluciones secuenciales de orden 1:10 o similar (cada vez) con H2SO M. De este modo se obtendrán concentraciones de: 10.0, 5.00, 2.00, 1.50, 1.00, 0.800, 0.500, 0.200, 0.100, y µg ml -1. Efectuar diluciones hasta que la disolución más diluida proporcione una señal de fluorescencia similar a la del blanco (H 2 SO M). Registrar los espectros del excitación y emisión y construir la curva de calibrado. Sol. de partida (p.p.m.) Vol.pipeta (ml) Vol. matraz (ml) Sol. preparada (p.p.m.)

9 Prácticas de nálisis Instrumental 9 b) Determinación del contenido de quinina en muestras desconocidas. Desgasificar el contenido de una botella o una lata de agua tónica comercial mediante ultrasonidos (5 minutos aproximadamente) y hacer las diluciones correspondientes con H 2 SO M para que la intensidad de la emisión fluorescente se encuentre en la zona lineal del calibrado. (Normalmente esto se consigue con una dilución global de 1 a 50, que habría que efectuar en dos etapas, si bien, por economa í de tiempo puede hacerse en una sola, pipeteando 5.00 ml y diluyendo a ml). Medir la intensidad de fluorescencia y calcular el contenido de quinina en la muestra original. λ de excitación: λ de emisión: Resultados Quinina I Quinina µg ml -1 f I µg ml -1 f Ecuación de la recta de regresión: Intensidad de la fluorescencia emitida por la disolución diluida de la tónica: Concentración de quinina en la muestra de agua tónica comercial:

10 Prácticas de nálisis Instrumental 10 Práctica 4 POTENCIOMETRI CON ELECTRODOS SELECTIVOS: DETERMINCION DE FLUORURO EN GUS DE CONSUMO Objeto de la práctica Llevar a cabo medidas de potenciales redox con un electrodo selectivo de iones fluoruro para determinar la concentración de este elemento en aguas de consumo. El flúor en las aguas de consumo El flúor es considerado como un oligoelemento esencial para la formación de dientes y huesos, pero es tóxico en exceso. En un hombre adulto hay del orden de 2.5 g de flúor. Se considera que dosis diarias de hasta 5 mg de flúor pueden ser necesarias para sobrevivir, mostrándose deficiencias cuando la ingestión es inferior a 2 mg/día. Los efectos tóxicos se presentan en dosis de mg/día y efectos letales se manifiestan cuando la ingestión es superior a 200 mg diarios. Desde hace tiempo se conoce la necesidad de controlar el contenido de flúor en las aguas de consumo humano, por ser ésta la fuente de mayor aporte de este elemento. La Organización Mundial de la Salud recomienda consumir aguas con contenido de flúor entre 1 y 1.5 mg/l. Un aporte insuficiente tiene mucha incidencia sobre las caries dentales, e ingestas superiores provocan fluorosis, alteraciones del tiroides, retrasos en el crecimiento y otras enfermedades óseas. Características del método analítico El método analítico utilizado para la determinación de fluoruro en aguas es la medida potenciométrica con un electrodo selectivo de fluoruro. Se trata de un electrodo de membrana homogénea compuesto por un monocristal de LaF 3 que contiene pequeñas cantidades de Eu(II), con objeto de crear vacantes de fluoruro que permitan la conducción iónica de iones F - a través del cristal. En su interior contiene una disolución de NaF 0.1 M y NaCl 0.1 M, así como un electrodo de referencia interno de g/gcl. La medida del potencial se realiza mediante un montaje potenciométrico en el que la célula electroquímica está constituida por el electrodo selectivo de fluoruro, que actúa como electrodo de medida y un electrodo de referencia

11 Prácticas de nálisis Instrumental 11 externo (g/gcl) que posibilita la medida de la diferencia de potencial que se establece entre ambos electrodos. Electrodo de referencia interno g/gcl E, mv Electrodo selectivo de F- Electrodo de referencia externo NaF 0.1 M y NaCl 0.1 M Moncristal de LaF 3 El potencial medido responde a la expresión: E(V)=E(g/gCl) ext E(g/gCl) int E a E j log [F - ] donde E a es el potencial de asimetría de la membrana, E j es el potencial de unión líquida y [F - ] es la actividad del ión fluoruro en la disolución problema, si bien, no es necesario conocer el valor de las constantes que implica la cadena de potenciales que mide el potenciómetro, siempre que el electrodo se calibre con disoluciones de concentración conocida. En estas condiciones existe una relación lineal entre el potencial medido y el valor logarítmica de la concentración de fluoruro. Esto se conoce como respuesta nernstiana, por cumplirse la ecuación de Nernst: E(mV)=constante 59 log [F - ] Reactivos Disolución patrón de 1000 p.p.m. de fluoruro preparada por pesada de g de NaF y disolución en 100 ml (Disolución M) Disolución de TISB (Total Ionic Strength djustement Buffer) que contiene por litro: 15 ml de ácido acético glacial; 58.5 g de NaCl; g de acetato sódico trihidratado y 0.3 g de citrato sódico trihidratado, ajustando el ph con NaOH hasta el valor de 5.5. Material y aparatos Matraces aforados de 50.0, 100.0, 250.0, y ml de capacidad.

12 Prácticas de nálisis Instrumental 12 Pipetas de varios volúmenes Potenciómetro provisto de un electrodo selectivo de fluoruro y el correspondiente electrodo de referencia. Técnica experimental a) Preparación de la curva de calibrado Tomar 5.00 ml de la disolución M (1000 p.p.m.) y diluir a 500 ml (disolución R1). De esta disolución R 1 se toman 0.2, 1, 2, 5, 10 y 20 ml y se diluyen a 100 ml. Por otra parte, se toman 10 ml de la di solución M y se diluyen a 100 ml (disolución R 2 ). De esta disolución se toman 5, 10, 15 y 20 ml y se diluyen a 100 ml. Poner en un vaso 50 ml de cada una de las disoluciones patrón de fluoruro y 5 ml de la disolución de TISB. Se introducen los electrodos, se agita suavemente y se mide el potencial. b) Determinación del contenido de quinina en muestras desconocidas. Se opera de igual modo que en la construcción del calibrado, tomando 50 ml de agua y 5 ml de TISB. Es frecuente realizar tres medi das con tres alícuotas de la muestra y obtener el valor medio. Resultados Nº ml [F - ], p.p.m. log [F - ] E, mv (R 1 ) (R 1 ) (R 1 ) (R 1 ) (R 1 ) (R 1 ) (R 2 ) (R 2 ) (R 2 ) (R 2 ) 20.0

13 Prácticas de nálisis Instrumental 13 Ecuación de calibración: nálisis de las muestras: Muestra E(mV) log [F - ] [F - ], p.p.m. gua Contenido (p.p.m.)

14 Prácticas de nálisis Instrumental 14 Práctica 5 CROMTOGRFI DE GSES: DETERMINCION DE FENOLES Objeto de la práctica Llevar a cabo una determinación analítica por cromatografía de gases utilizando el método de calibrado del patrón interno. Características de los fenoles Los fenoles son compuestos ampliamente distribuidos en la naturaleza en concentraciones a nivel de trazas. Se han identificado en un gran número de plantas y también se forman por ruptura de compuestos orgánicos naturales, como ácidos húmicos o lignina. Sin embargo, la presencia de fenoles en el medio ambiente proviene sobre todo de las aguas residuales de un gran número de industrias: química, petroquímica, papelera, farmacéutica, etc, hasta el punto de que los fenoles son índices de la contaminación orgánica. Uno de los métodos más ampliamente utilizados para la determinación de fenoles es la cromatografía de gases con detección por ionización de llama o espectrometría de masas. Reactivos Disolución madre que contiene, disueltos en metanol, los cuatro analitos: fenol, m-cresol, 2,4 dimetilfenol y β-naftol. (Esta disolución debe conservarse a 4ºC) fenol m-cresol 2,4 dimetil fenol α-naftol Metanol, calidad HPLC

15 Prácticas de nálisis Instrumental 15 Material y aparatos Matraces aforados de 10.0 y de 50.0 ml de capacidad. Pipetas de varios volúmenes Cromatógrafo de gases, equipado con una columna capilar SPB-5 (poli (5%-difenil-95%-dimetil siloxano)) de 30 m de longitud, 0.25 mm de diámetro interno y 0.25 µm de espesor y un detector de ionización de llama de hidrógeno. El gas portador es nitrógeno. La temperatura del detector es de 350 ºC y la del inyector de 250 ºC. Para la columna se trabaja con una rampa de temperaturas como la indicada en la figura. El volumen de inyección de muestra es 1 µl, en la modalidad split. Técnica experimental partir de una disolución madre de los cuatro analitos en metanol se preparan cuatro disoluciones patrón de concentraciones del orden de 50, 100, 200 y 300 p.p.m. de fenol, m-cresol y 2,4-dimetilfenol y 150 p.p.m. de α-naftol que se utilizará como patrón interno.se registran los cromatogramas correspondientes y con los resultados de las alturas o de las áreas de pico obtenidos se construyen las rectas de calibrado. Disoluciones madre de fenoles: Fenol: g + metanol -> 50.0 ml => 1018 ppm m-cresol g + metanol -> 50.0 ml => 1166 ppm 2,4-dimetilfenol g + metanol -> 50.0 ml => 1028 ppm β-naftol (p. interno) g + metanol -> 50.0 ml => 2040 ppm

16 Prácticas de nálisis Instrumental 16 Patrones de calibrado: Patrón 1: 0.50 ml de cada analito ml de β-naftol + metanol -> 10.0 ml (fenol=50.9 ppm; m-cresol=116.6 ppm; 2,4-dimetilfenol=102.8 ppm; β-naftol=153.0 ppm). Patrón 2: 1.00 ml de cada analito ml de β-naftol + metanol -> 10.0 ml (fenol=101.8 ppm; m-cresol=58.3 ppm; 2,4-dimetilfenol=51.4 ppm; β-naftol=153.0 ppm). Patrón 3: 2.00 ml de cada analito ml de β-naftol + metanol -> 10.0 ml (fenol=203.6 ppm; m-cresol=233.2 ppm; 2,4- dimetilfenol=205.6 ppm; β-naftol=153.0 ppm). Patrón 4: 3.00 ml de cada analito ml de β-naftol + metanol -> 10.0 ml (fenol=305.4 ppm; m-cresol=349.8 ppm; 2,4- dimetilfenol=308.4 ppm; β-naftol=153.0 ppm). Resultados Patrón 1 Concentración (p.p.m.) rea de pico rea analito/area p. interno fenol 50.9 m-cresol ,4-dimetilfenol 51.4 β-naftol (p.i.) Patrón 2 Concentración (p.p.m.) rea de pico rea analito/area p. interno fenol m-cresol ,4-dimetilfenol β-naftol (p.i.) 153.0

17 Prácticas de nálisis Instrumental 17 Patrón 3 Concentración (p.p.m.) rea de pico rea analito/area p. interno fenol m-cresol ,4-dimetilfenol β-naftol (p.i.) Patrón 4 Concentración (p.p.m.) rea de pico rea analito/area p. interno fenol m-cresol ,4-dimetilfenol β-naftol (p.i.) Recta de calibrado: Muestra desconocida Concentración (p.p.m.) rea de pico rea analito/area p. interno fenol m-cresol 2,4-dimetilfenol β-naftol (p.i.) 153.0