Integrantes: Andrés Felipe Cárdenas Álvarez Diana Katherine Carreño Moyano Lorena Duarte Peña Grupo: 4

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1 PRÁCTICA 8. DETERMINACIÓN DE CALCIO Y MAGNESIO EN UN LÁCTEO, LECHE ENTERA PARMALAT Integrantes: Andrés Felipe Cárdenas Álvarez Diana Katherine Carreño Moyano Lorena Duarte Peña Grupo: 4 Presentado a: Prof. Luz Ángela Carreño Díaz UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE QUIMICA Laboratorio de Instrumental Química I 2012

2 PRÁCTICA 8. DETERMINACIÓN DE CALCIO Y MAGNESIO EN UN LÁCTEO, LECHE ENTERA PARMALAT Los lácteos: la leche y productos derivados procesados de esta, generalmente fermentados como yogurt, quesos, etc. Son alimentos perecederos ricos en proteínas y minerales, gran fuente de calcio, y para su análisis se necesita un tratamiento especial. La leche entera de Parmalat, analizada en la práctica, era UHT, lo cual quiere decir ultrapasteurizada, indicando que ha sido sometida a un proceso térmico que se utiliza para disminuir los microorganismos presentes en el producto, esta se pude mantener a temperatura ambiente y tiene una vida útil de entre seis y nueve meses. OBJETIVOS Analizar el contenido de calcio (Ca) y magnesio (Mg) en la leche entera de Parmalat, utilizando la espectroscopia de absorción atómica de llama. Elaborar adecuadamente el tratamiento de una solución problema (Leche entera), para su medición por espectroscopia de absorción por llama. Comparar la sensibilidad, exactitud, precisión y manejo de un aparato de espectroscopia de absorción atómica antiguo y uno reciente. METODOLOGÌA En la práctica se desarrollaron dos partes: la elaboración de las curvas de calibración y la medición de la muestra. Antes de realizar la medición en el espectrómetro Perkin Elmer, es necesario ejecutar el adecuado calibrado del instrumento, colocar la lámpara de cátodo hueco correspondiente al elemento a determinar; ajustarla teniendo en cuenta que el rayo debe pasar a una distancia media dentro de la llama, para una buena determinación; acomodar la longitud de onda para el Ca fue 422.7nm y para el Mg 285.2nm, también el slip que en ambos casos fue -7, la ganancia y la corriente que debe pasar a la lámpara (este valor es propio de cada fuente y la información vine con ella). La llama utilizada es de aire-acetileno, la cantidad de aire y acetileno también se cuadra manualmente.. Curvas de calibración: Se realizaron dos curvas una para la el calcio y otra para el magnesio, cada una en los intervalos indicados para el elemento; la de calcio con concentraciones entre 0 y 5 ppm y la de magnesio

3 entre 0 y 0,5 ppm. Para esto, se utilizaron soluciones patrón con concentraciones de Ca =1001 ppm y Mg = 10ppm y se hizo uso de la ecuación de disolución: C f V f = C i V i Se determinaron los volúmenes necesarios para obtener la concentración deseada (ver tabla 1 y 2 ), el volumen final V f utilizado para el calcio fue 25 ml y para el magnesio fue 50ml, los cuales fueron medidos en balones aforados. Antes de aforar se les agregó a los balones 0.5 ml (a los de Ca) y 1 ml (a los de Mg) de una solución 5% de oxido de lantano. Se realizó un blanco, es decir una solución que no contenía muestra pero si los 0.5mL de oxido. Tabla 1. Datos curva del Ca Perkin Elmer Volúmenes de solución patrón ml (V i ) ppm (C f ) Tabla 2. Datos curva del Mg Perkin Elmer Volúmenes de solución patrón ml (V i ) ppm (C f ) Los valores de absorción de la curva de calibrado del calcio también fueron tomados en un espectrómetro, más moderno, en este las medidas son más simples, ya que todo el proceso de ajuste del instrumento es automático, las ordenes se le envía por medio de un computador, donde al igual se reciben los resultados del análisis. Los datos obtenidos para la curva fueron:

4 Tabla 3. Datos curva de Ca ppm Muestra: Primero fue el tratamiento de la muestra, para esto se tomó una alícuota de 1.25ml de la muestra, en este caso leche entera, la cual se llevó a un balón aforado de 25 ml y seguidamente se le agregaron 12.5 ml de ácido tricloroacetico 24% (w/v), para remover las proteínas y la caseína de la leche, y se aforó con agua destilada. La muestra se agitó fuertemente cada 5 minutos durante media hora y se filtró. De la solución del filtrado se tomó una alícuota de 1.25ml, la cual fue llevada a un balón aforado de 25mL, se le adicionaron 0.5mL de solución de oxido de lantano (5%) y se aforó con agua destilada. A continuación, esta solución fue llevada al espectrómetro de llama previamente adecuado y se tomó la señal, se midieron en la misma muestra tanto el calcio (Ca) como el magnesio (Mg), cada uno con sus condiciones apropiadas. Los resultados obtenidos fueron: Perkin Elmer Muestra de Calcio = Muestra magnesio= Muestra de calcio en INNOVATEK = CÁLCULOS Curva de Calibración para el Calcio usando el equipo Perkin Elmer ppm (C f ) 0 0,013 0,5 0, ,162 3,5 0,25

5 Tabla 4. Valores para curva de calibración de Ca Curva de Calibración Calcio (Perkin Elmer) 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 y = 0,0631x + 0,0336 R² = 0,9685 0, Utilizando la ecuación de la recta se obtuvo el valor de la concentración de Ca en la muestra de LECHE ENTERA PARMALAT. Y= 0,0631x + 0,0336 0,170= 0,109x + 0,015 X= 2,1616 ppm en 25mL Como se partió de una muestra de 1,25mL llevada a un balón de 25mL y de esta última solución se tomó una alícuota de 1,25mL aforada de nuevo a 25mL, la concentración de Calcio en la muestra es: Segunda a primera alícuota: (2,1616ppm)(25mL) = (1,25mL) x = 43,232 ppm Primera alícuota a solución Muestra: (43,232ppm)(25mL) = (1,25mL) x = 864,64 ppm en la muestra Valor teórico de Calcio = 1040 ppm Porcentaje de error = = 16,86%

6 Curva de calibración del Magnesio usando el equipo Perkin Elmer ppm (C f ) 0 0,006 0,05 0,027 0,25 0,114 0,35 0,16 0,5 0,226 Tabla 5. Valores para curva de calibración de Mg 0,25 Curva de calibración Magnesio 0,2 0,15 0,1 y = 0,4408x + 0,0052 R² = 0,9999 0, ,2 0,4 0,6 Y= 0,4408x + 0,0052 0,150= 0,4408x + 0,0052 X= 0,3285 ppm en 25mL Segunda a primera alícuota: (0,3285ppm)(25mL) = (1,25mL) x = 6,57 ppm Primera alícuota a solución Muestra: (6,57ppm)(25mL) = (1,25mL) x = 131,4 ppm en la muestra

7 Valor teórico de Calcio = 140 ppm Porcentaje de error = = 6,14% Curva de calibración del Calcio usando el equipo INNOVATEK ppm 0 0,005 0,5 0, ,055 3,5 0,084 Tabla 6. Valores Curva de calibración de Ca Curva de Calibración Calcio (INNOVATEK) 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0, y = 0,0213x + 0,011 R² = 0,9769 Y= 0,0213x + 0,011 0,047= 0,0213x + 0,011 X= 1,69 ppm en 25mL

8 Segunda a primera alícuota: (1,69ppm)(25mL) = (1,25mL) x = 33,8 ppm Primera alícuota a solución Muestra: (33,8ppm)(25mL) = (1,25mL) x = 676 ppm en la muestra Valor teórico de Calcio = 1040 ppm Porcentaje de error = = 35% ANÁLISIS DE RESULTADOS La espectroscopia de absorción atómica (EAA), tiene como fundamento la absorción de radiación de una longitud de onda determinada. Esta radiación es absorbida selectivamente por átomos que tengan niveles energéticos cuya diferencia en energía corresponda en valor a la energía de los fotones incidentes. La cantidad de fotones absorbidos, está determinada por la ley de Beer, que relaciona ésta pérdida de poder radiante, con la concentración de la especie absorbente y con el espesor de la celda. A= abc La EAA necesita una fuente que emita solo a longitudes de onda propias del elemento a analizar, estas son llamadas lámparas de cátodo hueco. Se realizaron dos curvas de calibrado una para el Calcio y otra para el Magnesio, las concentraciones para estos dos elementos deben estar en los siguientes rangos (Calcio: 0-5 ppm y Magnesio: 0-0,5 ppm). La curva de calibración para el Magnesio ( Grafica 1), muestra el cumplimiento de la ley de beer, gracias a que se observa una proporcionalidad lineal con un coeficiente de correlación de r 2 = 0,999, este indica un buen ajuste de los datos, dando gran confiabilidad de estos. Para estar dentro del rango de este elemento las concentraciones fuero desde 0 a 0,5 ppm. Al reemplazar la obtenida en la ecuación de la recta, teniendo en cuenta las alícuotas tomadas, se obtuvo la siguiente concentración 131,4 ppm, esta fue tomada como la concentración experimental, se encontró que las leches pasteurizadas enteras tienen concentraciones de Magnesio aproximadamente de 140 ppm. El porcentaje de error para esta parte dio mínimo con un valor de 6,14%, y pudo deberse al no tomar correctamente la que arrojaba el equipo, ya que siempre se presentó incertidumbre en estos valores,

9 Aunque la llama no presentaba elevadas alteraciones, el mínimo error producido pudo deberse a pequeños contaminantes en la solución. Para el calcio, se realizaron dos curvas de calibración, una con el Pelkin Elmer, y otra con el equipo de absorción de llama Innovatek, La curva de calibración para el primer instrumento arrojo la siguiente ecuación y = 0,063x + 0,033 con un R² = 0,968, y con el segundo equipo y = 0,021x + 0,011 R² = 0,976, como se puede observar, ambos coeficientes de correlación no indican buena confiabilidad de los datos, ya que tenían que ser próximos a 0,9999. Esta curva de calibración presento muchas limitaciones, primero fue necesario eliminar la solución con una concentración de 5 ppm ya que la obtenida no encajaba dentro de la curva, y debido al coeficiente obtenido, los instrumentos utilizados no estaban correctamente limpios o las soluciones presentaban impurezas. Igualmente se calculó la concentración de Calcio con estas dos ecuaciones, con el Perkin Elmer la concentración obtenida fue de 864,64 ppm y con Innovatek de 676 ppm, estos dos valores están muy alejados del valor teórico (1040 ppm) con porcentajes de error del 16,86% y 35% CONCLUSIONES En la espectrometría de absorción atómica, la muestra no puede ser usada para análisis de muestras costosas, ya que es destruida en el proceso de atomización. La curva de calibración es de vital importancia, y esta debe realizarse con un coeficiente de correlación de r 2 =0,9999 para que el análisis cuantitativo de los datos sea lo más exacto posible. Se debe tener en cuenta en que rango de concentraciones trabajan los elementos a determinar para el análisis cuantitativo, ya que de esta forma se puede realizar su análisis utilizando la ley de beer. Recomendaciones: 1. Para disminuir la dispersión en la radiación causada por sustancias ajenas presentes en los materiales volumétricos, hay que realizar un correcto lavado de los instrumentos trabajados, así se tendrá una mayor certeza de los resultados obtenidos. 2. Debido a que la curva de calibración debe arrojar un r 2 = 0,9999, se debe tener gran cuidado al momento de realizar las soluciones patrones, evitando que los estándares se contaminen con otras sustancias, es indebido introducir instrumentos al frasco donde se encuentra el estándar para no contaminarlo, por lo que se debe sacar primero una

10 pequeña cantidad a un vaso de precipitado y de ahí tomar la cantidad que se vaya a trabajar. 3. Se debe verificar que la mayor cantidad de energía posible pase a través de llama, por lo tanto es necesario acomodar la lámpara de cátodo hueco de manera correcta para que esta incida directamente en la llama. 4. Para eliminar impurezas en la llama, se introduce el capilar dentro de un recipiente con agua destilada, de esta manera se eliminaran interferencias durante la lectura de las absorbancias.