PRÁCTICA 2 DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA DE

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1 PRÁCTICA 2 DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA DE MnO FUNDAMENTO TEÓRICO Introducción Un método espectrofotométrico está basado en la medida directa de la absorción de radiación electromagnética por parte de una muestra, cuantificable a través de la Absorbancia, y la correlación de esta variable con la concentración de la especie de interés en dicha muestra. Todo analito molecular tiene la capacidad de absorber ciertas longitudes de onda características de la radiación electromagnética. En este proceso, la radiación es transferida temporalmente a la molécula y, como consecuencia, disminuye la intensidad de la radiación. Dicha disminución, debida a la absorción experimentada por el analito, puede ser cuantificada utilizando diversas magnitudes, siendo la Absorbancia, A, la más comúnmente utilizada en la espectrofotometría de UV-VIS. Dicha absorbancia se define por la expresión: 1 A= log donde A es la Absorbancia, P0 la potencia del haz de radiación incidente y P la potencia de dicho haz tras atravesar la muestra. P0 P Ley de Beer De acuerdo con la ley de Beer, la absorbancia está relacionada linealmente con la concentración de la especie absorbente, c, y con la longitud de la trayectoria de la radiación en el medio absorbente o camino óptico, b. Esto es: 2 A= log P0 =a b c P donde a es una constante de proporcionalidad llamada absortividad. Cuando la concentración c se expresa en moles por litro, y b en centímetros, la constante de proporcionalidad se denomina absortividad molar, y se designa por el símbolo ε, y, puesto que la absorbancia es una magnitud adimensional, tendrá unidades de L cm -1 mol -1. En este caso, la ley de Beer adquiere la forma: 3 A= ε b c 2-1

2 1.3.- Espectros de absorción Un espectro de absorción es una representación gráfica de la absorbancia de un analito (o de otra magnitud equivalente) en función de la longitud de onda de la radiación, λ, (o de otro parámetro relacionado con la energía de la radiación utilizada). El máximo de absorbancia obtenido en el espectro de absorción de un analito, nos dará la longitud de onda que proporciona la mayor sensibilidad posible, y por tanto será la que se utilizará en el análisis espectrofotométrico de dicho analito. Todas las disoluciones que presentan color, absorben radiación electromagnética perteneciente al espectro visible, el cual puede dividirse en varias zonas según se muestra en la tabla siguiente: {PRIVADO }Longitud de Onda, λ (nm) Color Color Complementario Violeta Verde-amarillo Azul Amarillo Azul-verdoso Anaranjado Verde-azulado Rojo Verde Púrpura Verde-amarillo Violeta Rojo Azul Anaranjado Azul-verdoso Rojo Verde-azulado En dicha tabla, la columna del "color" indica la porción del espectro que es absorbida, mientras que la correspondiente al "color complementario" indica la porción de radiación electromagnética que no absorbe la muestra y que por tanto es transmitida a través de ella y puede ser captada por el ojo humano (color de la disolución). Así, por ejemplo, una disolución de color amarillo absorbe la radiación de color azul, y por tanto cabe esperar que presente un máximo de absorbancia en la zona de longitud de onda en la banda de nm 2-2

3 1.4.- Análisis Cuantitavivo Para llevar a cabo el análisis cuantitativo de una especie mediante la espectroscopía de absorción molecular, es preciso realizar una etapa previa de calibración. En dicha etapa se mide la absorbancia de varias muestras de concentración conocida, las cuales serán utilizadas para, mediante "comparación", calcular la concentración de una muestra problema tras medir su absorbancia. Para llevar a cabo la etapa de calibración, se representa la absorbancia de las muestras de concentración conocida (llamadas patrones) a la longitud de onda de máxima absorbancia, frente a la concentración de dichas muestras. De esta manera se obtiene la Curva de Calibración. Según la ley de Beer, el resultado obtenido será una línea recta, cuya expresión matemática puede ser obtenida mediante un tratamiento de ajuste estadístico por mínimos cuadrados. 2.- OBJETIVO DE LA PRÁCTICA. Determinación cuantitaviva de la concentración de MnO4 - mediante espectroscopía de absorción molecular UV-VIS. en una muestra problema 3.- MATERIAL Y REACTIVOS MATERIAL. 3 matraces aforados de 25 ml. 1 matraz aforado de 100 ml. 2 vasos de precipitado de 100 ml. 2 pipetas graduadas. 2 cubetas para espectrofotómetro 1 frasco de agua destilada 1 pipeteador REACTIVOS. Disolución KMnO4 0,1M Muestra problema 4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Obtención del espectro de absorbancia. A. Con una pipeta graduada, tomar 1 ml de la disolución 0,1M de KMnO4 y verterlo en un vaso de precipitado de 100 ml. Añadir poco a poco, y agitando cuidadosamente, agua 2-3

4 destilada hasta que la disolución resultante presente un color similar al de la muestra problema. B. Con la disolución preparada se obtendrá el espectro de absorción como sigue: - Debido al color púrpura de la disolución de MnO4 -, podemos predecir la zona del espectro en la que se obtendrá la máxima absorbancia. Después de poner a punto el espectrofotómetro, con la ayuda del profesor, seleccionar una longitud de onda 20 nm por debajo del límite inferior del intervalo correspondiente. - "Hacer el blanco" para dicha longitud de onda. Es decir, toma una de las cubetas y, tras llenarla con agua destilada (es el blanco para este caso particular), sitúala en el portacubetas del espectrofotómetro y ajusta la lectura al cero de Absorbancia. - A continuación llena la otra cubeta con la disolución previamente preparada, sitúala en el portacubetas y espera unos segundos hasta que la lectura de absorbancia se estabilice. Anota el valor de absorbancia obtenido para esta longitud de onda. - Selecciona en el espectrofotómetro una longitud de onda 10 nm superior a la anterior y repite el proceso anteriormente descrito. - Repite de nuevo todo el proceso hasta alcanzar una longitud de onda 20 nm por encima del límite superior del intervalo de longitudes de onda correspondiente al espectro de absorción del MnO4 -. C. Sobre un papel milimetrado representa el espectro de absorción del KMnO4 en la forma A vs. λ. Selecciona la longitud de onda correspondiente al máximo de absorbancia. Dicha longitud de onda será la utilizada en el análisis cuantitativo del MnO Preparación de la recta de calibrado A. En un matraz aforado de 100 ml, preparar una disolución de KMnO4 0,01 M. Para ello, toma una cantidad de la disolución de KMnO4 0,1M en un vaso de precipitado y pipetea el volumen necesario. Viértelo en el matraz aforado de 100 ml y enrasa hasta la marca con agua destilada. B. A partir de esta disolución de KMnO4 0,01M, prepara, utilizando los matraces aforados de 25 ml, y siguiendo el mismo procedimiento experimental, tres disoluciones patrón de KMnO4 de concentraciones 2 x 10-5 M, 6 x 10-5 M y 1 x 10-4 M Medición de los patrones y obtención de la curva de calibrado A. Siguiendo el procedimiento ya conocido, medir la absorbancia de cada una de las 2-4

5 disoluciones patrón a la longitud de onda seleccionada. Recordar que antes de la medición de cada patrón debe hacerse el blanco. La medición de la absorbancia de los tres patrones debe realizarse en orden creciente de concentraciones y utilizando una misma cubeta. Para ello, después de cada medida: - Desechar la disolución patrón ya medida - Limpiar la cubeta con agua destilada varias veces - Limpiar la cubeta con la nueva disolución patrón una vez - Llenar la cubeta con la nueva disolución patrón y medir B. Con las absorbancias anotadas para cada una de las disoluciones patrón, representar gráficamente, en un papel milimetrado, la curva de calibrado en la forma: A vs. c obtenida. C. Mediante un ajuste de regresión por mínimos cuadrados, calcular la ecuación de la recta Medición de la muestra problema A. Siguiendo el procedimiento conocido, medir la absorbancia de la muestra problema. B. Calcular la concentración de dicha muestra mediante dos métodos: - Gráficamente, mediante interpolación del valor de absorbancia obtenido - Matemáticamente, mediante la utilización de la ecuación de la recta de calibrado 5.- RESULTADOS EXPERIMENTALES - Longitud de onda seleccionada: nm - Ecuación de la recta de calibrado: - Concentración de MnO4 - en la muestra problema: a. Gráficamente: M b. Matemáticamente: M 2-5