Práctica 1 DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA DE UNA MEZCLA DE SUSTANCIAS

Transcripción

1 Universidad de Granada Facultad de Farmacia. Departamento de Química Física. Práctica 1 DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA DE UNA MEZCLA DE SUSTANCIAS

2 Objetivo de la práctica: Determinar las concentraciones de vitamina B 2 y B 12 en una mezcla de ambas, utilizando un método espectrofotométrico.

3 Fundamentos teóricos

4 La ley más importante sobre la absorción de radiación electromagnética en disoluciones, es la de Beer : A = a b c Siendo: P 0 b P s P 0 = Potencia de la radiación incidente P s = Potencia de la radiación a la salida b= espesor de la cubeta que contiene a la muestra P s -log = -logt = A = a b c P s / P 0 = Transmitancia A = Absorbancia (adimensional) P 0 a = absortividad molar (L. mol -1. cm -1 ) c = concentración molar (moles/l) A = - log T = - log ( T.100/100) = - log T% + 2 ; A = 2 log T%

5 Determinación de a: 1.- Registro del espectro de la sustancia ( A frente a la longitud de onda, λ ) Longitud de onda λ (nm) 2.- Selección de la longitud de onda máxima ( λ max ) en el espectrofotómetro

6 3.- Preparación de disoluciones patrón de concentraciones conocidas. 4.- Medida de la Absorbancia (A) de cada disolución de concentración conocida a la longitud de onda seleccionada ( λ max ) Concentración Absorbancia (A) C 1 A 1 C 2 A 2 C 2 A 3 C 3 A 4 C 4 A 5 C 5 A 6

7 5.- Representación de A (absorbancia) frente a C (concentración). A y Trazar la recta que mejor se ajuste a los datos experimentales. Si pasa por el origen se cumple la ley de Beer y 1 y la pendiente será a.b (absortividad. espesor de la cubeta). x 1 x 2 C Nota: Para determinar la pendiente por el método gráfico, se toman dos puntos de la recta (no experimentales): (y 2,x 2 ) e (y 1, x 1 ) y se plantea la siguiente expresión Pendiente = y x 2 2 y x 1 1

8 Análisis de mezclas A mezcla = A componente 1 + A componente 2 + A componente Se escogen tantas λ max como componentes tenga la mezcla. A 445 nm 550 nm Longitud de onda (nm) En nuestro caso serán dos: 445 nm (máximo de la vitamina B 2 ) y 550 nm (máximo de la vitamina B 12 )

9 2.- Se determinan las absortividades molares de cada vitamina mediante la ley de Beer, a las 2 λ max seleccionadas: a 445 B2 ; a 445 B12 ; a 550 B12 a 550 B2 = 0 (No absorbe a esa λ) Se establece el sistema de ecuaciones: A 550 mezcla = a 550 B2 b c B2 + a 550 B12 b c B12 = a 550 B12 b c B12 A 445 mezcla = a 445 B2 b c B2 + a 445 B12 b c B12 Calculamos c B2 y c B12

10 Método experimental

11 Esquema de un espectrofotómetro de haz simple. Lámpara W Rendijas Detector Red Muestra Indicador

12 Espectrofotómetros: Spectro 23 SP-2100P+ El manejo de cada uno de ellos se indica a continuación.

13 Manejo del SP-2100P+

14 Encender el espectrofotómetro pulsando el botón rojo.

15 Seleccionar la longitud de onda mediante las flechas. El modo de medida (transmitancia o absorbancia) con el botón MODE.

16 Abrir la tapa del portamuestras Colocar las cubetas de la referencia y la muestra en los lugares señalados. Muestra Referencia Entre R y S1 se encuentra el obturador (en esa posición intermedia, la transmitancia debe ser 0%)

17 Cuando la radiación atraviesa la referencia, debemos ajustar al 100 %T. Para ello, pulsar el botón que indica 100%T.

18 Tirar suavemente del mando externo Cuando la radiación incida sobre el obturador, la transmitancia debe ser del 0 %. De no ser así, la fijaremos pulsando el botón 0%T

19 Si deseamos el valor de absorbancia, pulsaremos el botón MODE Si seguimos tirando del mando externo, la radiación incide sobre la muestra y podremos leer el valor de transmitancia.

20 Manejo del Spectro 23

21 Encender el espectrofotómetro

22 Seleccionar Absorbance pulsando A T / C F,

23 Ajustar la longitud de onda mediante el mando adecuado.

24 Abrir la tapa del receptáculo que contiene los portacubetas.

25 Colocar la referencia en el camino de la radiación.

26 Introducimos la muestra en el portacubetas adecuado. Cerrar la tapa.

27 Pulsar en 0 de A, 100% T (corresponde a la referencia)

28 Cuando la referencia es atravesada por la radiación, el valor de Absorbancia debe ser 0.000

29 Con la tapa cerrada y tirando del mando suavemente, la muestra queda colocada en la trayectoria de la radiación.

30 Efectuar la medida de absorbancia

31 Método experimental

32 Partiremos de dos disoluciones de las vitaminas B 2 y B 12 : 1º) Disolución madre (DM) de vitamina B 2 que contiene g disueltos en 1 L de agua (peso molecular de la vitamina B 2 = g/mol). 2º) Disolución madre de vitamina B 12 que contiene g disueltos en 1 L de agua (peso molecular de la vitamina B 12 = g/mol).

33 Material Células de vidrio de 1 cm de espesor Tubos de ensayo 2 Pipetas graduadas de 10 ml Disoluciones de Vitamina B 2 y B 12

34 1.- Registrar los espectros visibles de cada una de las disoluciones anteriores (vitamina B 2 y vitamina B 12 ) y calcular la longitud de onda a la cual presentan el máximo de absorción. λ max B 2 = 445 nm λ max B 12 = 550 nm

35 2 - Preparar 9 disoluciones de vitamina B 2, tomando 1,2,3,4,5,6,7,8,9 ml de la disolución madre de vitamina B 2 (0,030 g/l)

36 completando hasta 10 ml con agua destilada.

37 Concentración de la disolución madre (DM) de vitamina B 2 : 0,030 g/l Expresada en molaridad sería: ( 0,030 g/l) / (376,4 g/mol) = M donde 376,4 g/mol es el peso molecular de la vitamina B 2. Concentración en cada tubo: V DM. C DM = V Final. C Final Tubo 1 (1 ml) 1. 7, = 10. C 1 C 1 = 7, M Tubo 1 (2 ml) 2. 7, = 10. C 2 C 2 = 1, M Tubo 1 (3 ml) 3. 7, = 10. C 3 C 3 = 2, M Tubo 1 (4 ml) 4. 7, = 10. C 4 C 4 = 3, M Tubo 1 (5 ml) 5. 7, = 10. C 5 C 5 = 3, M Tubo 1 (6 ml) 6. 7, = 10. C 6 C 6 = 4, M Tubo 1 (7 ml) 7. 7, = 10. C 7 C 7 = 5, M Tubo 1 (8 ml) 8. 7, = 10. C 8 C 8 = 6, M Tubo 1 (9 ml) 9. 7, = 10. C 9 C 9 = 7, M Es decir, basta multiplicar la concentración del tubo 1 por: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9.

38 4.- Medir la absorbancia de cada uno de estos tubos a la longitud de onda del máximo: 445 nm. La vitamina B 2 no absorbe a 550 nm. Vitamina B2 c (mol/l) 7,97E-06 1,59E-05 2,39E-05 3,19E-05 3,99E-05 4,78E-05 5,58E-05 6,38E-05 7,17E-05 A(λ=445 nm)

39 5.- Construir una curva de calibrado para la longitud de onda de 445 nm, representando A (absorbancia) en ordenadas frente a concentración en moles/l, en abscisas. A 1,600 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 0,00E+00 2,00E-05 4,00E-05 6,00E-05 8,00E-05 c (m ol/l)

40 6.- Comprobar el cumplimiento de la Ley de Beer y calcular la absortividad molar de la vitamina B 2, por el método gráfico y por el método de los mínimos cuadrados, a dicha longitud de onda. a 445 B2 =.. L. mol -1.cm -1

41 7.- Preparar 9 disoluciones de vitamina B 12, tomando 1,2,3,4,5,6,7,8,9 ml de la disolución madre (DM) de vitamina B 12 (0,150 g/l)

42 completando hasta 10 ml con agua destilada.

43 Concentración de la disolución madre (DM) de vitamina B 12 : 0,150 g/l Expresada en molaridad sería: ( 0,150 g/l) / (1355,4 g/mol) = 1, M donde 376,4 g/mol es el peso molecular de la vitamina B 12. Concentración en cada tubo: V DM. C DM = V Final. C Final Tubo 1 (1 ml) 1. 1, = 10. C 1 C 1 = 1, M Tubo 1 (2 ml) 2. 1, = 10. C 2 C 2 = 2, M Tubo 1 (3 ml) 3. 1, = 10. C 3 C 3 = 3, M Tubo 1 (4 ml) 4. 1, = 10. C 4 C 4 = 4, M Tubo 1 (5 ml) 5. 1, = 10. C 5 C 5 = 5, M Tubo 1 (6 ml) 6. 1, = 10. C 6 C 6 = 6, M Tubo 1 (7 ml) 7. 1, = 10. C 7 C 7 = 7, M Tubo 1 (8 ml) 8. 1, = 10. C 8 C 8 = 8, M Tubo 1 (9 ml) 9. 1, = 10. C 9 C 9 = 9, M Es decir, basta multiplicar la concentración del tubo 1 por: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9.

44 8.- Mediremos las absorbancias a 445 y 550 nm de las disoluciones de B12. Vitamina B12 c (mol/l) A(λ=445 nm) A(λ = 550 nm) 1, , , , , , , , ,

45 9.- Construir las curvas de calibrado para la longitudes de onda de 445 y 550 nm, representando A (absorbancia) en ordenadas frente a concentración en moles/l, en abscisas. Vitamina B12

46 10.- Comprobar el cumplimiento de la Ley de Beer y calcular la absortividad molar de la vitamina B 12, por el método gráfico y por el método de los mínimos cuadrados, a las dos longitudes de onda (445 y 550 nm). a 445 B12 =.. L. mol -1.cm -1 a 445 B12 =.. L. mol -1.cm -1

47 Valoración simultánea de una mezcla de vitaminas B 2 y B 12 Mezclar x ml de vitamina B 2 con y ml de vitamina B 12. Medir la absorbancia de la mezcla a las longitudes de onda de 445 nm y 550 nm. Plantear el sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, indicado en los fundamentos teóricos. Calcular las concentraciones de ambas vitaminas en la mezcla problema.