Aplicaciones Ultravioleta visible. Análisis Cuantitativo. 1. Determinacion directa 2. Determinacion mezclas Estudio de reacciones

Transcripción

1 plicaciones Ultravioleta visible nálisis Cuantitativo. 1. Determinacion directa 2. Determinacion mezclas Estudio de reacciones

2 Cualitativo

3 nálisis cuantitativo Calculo de la concentración por interpolación en recta calibrado

4 dición standard C M C M +C 1 C M +C 2 C M +C 3 C M +C 4 Ejemplo

5 Calculo de la concentración adición estandard Lento y tedioso: (curva de calibrado para todas las muestras) Puede usarse una adición simple si la muestra es conocida: 1 = εb(c muestra ) 2 = εb(c muestra + C adicion ) 1 2 = C C muestra muestra + C añadida C C = 1 añadido Muestra ( 2! 1 )

6 Mezclas Espectros no superpuestos M N! 1! 2 Medidas a λ 1 para M y λ 2 para N

7 Espectros superpuestos parcialmente M M+N N! 1! 2 La elección de λ es función del grado de superposición

8 Espectros completamente superpuestos M+N N M! 1! 2 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 )

9 Mezclas Ejemplo. Una muestra de dos compuestos, X and Y, necesita ser analizada. Se sabe que la λ max para el compuesto X es 632 nm, y λ max para el compuesto Y es 447 nm. partir d Standards preparados para X e Y y a partir de la curva de calibrado se obtienen los siguientes valores de ε Las absorbancias a las dos longitudes de onda obtenidas para una muestra son: 632 =0.771 y 447 = cual será la concentración de los dos compuestos?

10 mezclas En lugar de medir, ε M y ε N solamente a dos longitudes de onda, se miden estas magnitudes a varias longitudes de onda i =! b Mi C M! + Ni! Mi C N i! b Mi pendiente=c N C M =ordenada origen! Ni! Mi

11 Ejemplo mezcla mez/eper 0,002 0,0018 0,0016 0,0014 0,0012 0,001 0,0008 0,0006 0,0004 0, edicro/eper y = 0,0001x Serie1 Lineal (Serie1)!!,nm MnO4- Cr2O72- Mezcla e,per e,dicro e,dicro/e,p me/eman er 266 0,042 0,41 0, , , ,082 0,283 0, , , ,168 0,158 0, , , ,125 0,318 0, ,376 0, ,056 0,181 0, , , C= 0,0001 pendiente 0,0001 intersecion 4,33681E-19 per 0,002 0,0018 0,0016 0,0014 0,0012 y = 0,0001x

12 Hoja excell

13 Resolución con Mathcad Se forma una matriz de datos X-Y para analizarla donde : X es bsorbanciapatron2/bsorbancia patron1 e Y es bsorbancia Mezcla/ bsorbancia patron1 (X coordenada 1» column, Y coordenada en la 2» columna): + X data 0, + := Y data 1, := Number of data points: n := rows( data) n = 5 Standard deviation: Mean Median Standard dev. Variance SD( x) := stdev( x)! n n " 1 X-Coordinates Y-Coordinates mean( X) = mean( Y) = 7.9 median( X) = 3.23 median( Y) = 6.5 SD( X) = SD( Y) = SD( X) 2 = SD( Y) 2 = Regression Statistics Intercept b 0 := intercept( X, Y) % 0.94 & 2.5 & data := & 3.23 & 3.45 & ' 9.76 b 0 = intersepcion es C ( ) 5.3 ) 6.5 ) 6.96 ) ) * 1 n o r t a p s b / a l c z e my s b Slope b 1 := slope( X, Y) b 1 = pendiente C2 3.8 Correlation coeff. R 2 Covariance Plots corr( X, Y) = 1 corr( X, Y) 2 = 1 cvar( X, Y) = $$$$ # r( x) := b 0 + b 1! x scale := max( r( X) " Y )! 1.1 % ( & ) & ) Coords := & ) + x Coords 0, := & ) & ) ' y Coords * 1, := Default range for plot: r := 1! x 10 bs patron2/bs patron1 trazo 1

14 Valoraciones fotométricas La ley de Beer se cumple l menos una de las especies debe absorber la Radiación punto final punto final punto final Volumen Volumen a b c Volumen Punto final del Cu Punto final del Bi punto final punto final punto final Volumen Volumen d e f Volumen vol. de EDT

15 Determinacion de constantes de disociacion de ácidos y bases. H < > + H + K a = H + H pk a = ph + log H 615 nm punto isosbéstico B C D E F calculo de pk de un acido Parametros conocidoos ea1 ea2 eb1 eb2 908,00 352,00 104, ,00 Datos,1 mezcla,2mezcla 0, ,35000 Solucion Concentracion b 0, Concentracion a 0, Concentracion b=(c6*b3- C3*B6)/(E3*B3-C3*D3) ! 14 ph Concentracion a=(b6-d3*b9)/b3 datos indicador C= 5,00E-04,485,625 e,485 e,625 InH(pH=0) 0,45 0,18 908,00 352,00 In(pH=14) 0,05 0,82 104, ,00 ph=5 0,47 0,35 K= 2,17002E-06 pk= 5, ph

16 c := 4! 10 # 5 x:= 0, CinH( x) := $ % & 1 + k := 10 # 8 c k 10 # x ' ( ) Cin( x) := $ % & 1 + c 10 # x k ' ( ) k=cnstante c= concentacion total x=ph CinH<----> Cin +H + a i c n a b r o a1 := a3 1( x) := a1! CinH( x) + a2! Cin( x) 2( x) := a3! CinH( x) + a4! Cin( x) 1( x) s b 2( x) 77! :=! a2 := 1.5! 10 3 a4 := 1.5! x ph Coeficientes de absorptividad a "1(a1 y a2)y "2(a3 y a4) 1=absorbancia a "1 2= absorbancia a "2 x = ( x) = 2( x) =

17 Determinación de la estequiometría de complejos Método de las variaciones continuas Se preparan mezclas de diferentes concentraciones de M y L, pero manteniendo constante la concentración final Se representa la absorbancia frente a la fraccion molar de L =L/M+L. B. C 0.66 x L

18 Estequiometría variaciones continuas

19 Método de la relación molar Se mantiene constante la concentración de uno de los componentes (a menudo, el ión metálico) mientras que el otro se hace variar. Se representa la absorbancia frente a las relaciones molares de L y M: L/M o M/L ML ML [L] /[M]

20 Determinación de constantes

21 Error fotométrico La ley de Beer la podemos escribir; Dividiendo esta ecuación por la primera Derivando esta ecuación Representando el eror reletivo en c para una incertidumbre relativa en la medida Frente a la transmitancia se obtiene el error instrumental que se comete para cada T

22 Curva de Ringbon error de método espectrofotométrico Se define una nueva unidad bsortancia bs T = 100-%T. =εbc=-logt ; 10 -εbc =T De los datos de la curva de calibrado se calcula para cada concentración el valor de absortancia que se obtiene a partir de la transmitancia y se representa en una escala semilogaritmica la absortancia ( eje de ordenadas frente a la concentracion (log c)eje de abscisas. El error se obtiene de la pendiente en cada punto de la curva obtenida Se debe utilizar unicamente aquella zona de menor error de metodo bsorbancia 0,1 0,15 0,2 0,4 0,6 0,8 0,89 0,9 Transmitancia bsortancia , , , , , , , , , , , , , , concentracio n ppm 1 1, ,9 9 0,98 0, , ,8

23 ESPECTROFOTOMETRI DE DERIVDS La primera derivada de un espectro original tambien puede definirse como la representación gráfica de la pendiente de la curva de absorción a cada longitud de onda d d! para la primera derivada d 2 para la segunda derivada 2 d! 1ª derivada 2ª derivada

24 Ventajas de la espectrofotometría de derivadas Medida exacta de λ max. Mejor resolución de los espectros En el espectro normal, la estructura fina puede ser difícil de ver. En estos casos al emplear la segunda derivada, puesto que los máximos y mínimos del espectro normal y de la segunda derivada aparecen prácticamente a las mismas longitudes de onda y por tanto la estructura fina del espectro normal se pone mejor de manifiesto lo que tiene gran importancia con fines de identificación, como criterio de pureza o para control de calidad. Determinaciones cuantitativas en presencia de dos o más componentes. Espectro normal 1ª derivada a) b)

25 Instrumentacion UV Los componentes básicos son: Fuentes de energía (lámpara) Seleccionador de longitud de onda (filtros, monocromadores) Recipiente porta muestras (cubeta) Detector Procesador de señales

26 Instrumentos Filtros - Fotómetros Fototubos Espectrofotómetros Monocromadores Fototubos o tubos multiplicadores

27 Fotómetros fotómetros, son instrumentos sencillos que permiten medir la intensidad de radiación, ya que van provistos de filtros para seleccionar un rango estrecho de longitudes de onda, y como detectores, usan fototubos.

28 Espectrofotómetros Los espectrofotómetros, son instrumentos más o menos sofisticados que usan monocromadores para seleccionar estas bandas estrechas de longitud de onda. El monocromador permite una variación continua al seleccionar las longitudes de onda, y también permite realizar un barrido en una zona amplia de longitud de onda. Como detectores usan fototubos o tubos multiplicadores.

29 Fuente de energía Una fuente de radiación ideal debe ser continua en una amplia zona del espectro, tener una intensidad elevada y que no varíe esta intensidad con la longitud de onda. Fuentes térmicas : lámpara de filamento de Wolframio, Fuentes de descarga eléctrica: Lámpara de H- UV próximo. Lámpara de φh (Deuterio) UV próximo Lámpara de descarga de Xe : 250 y 600 nm, Lámpara de arco de Hg se utiliza para el calibrado de instrumentos

30 Selección de λ Filtros de absorción: absorción selectiva de λ que no interesan Filtros de interferencia una parte de la radiación que llega es absorbida y otra, se refleja monocromador dispositivo que genera un haz de radiación de gran pureza espectral (anchura de banda estrecha) y que permite ir variando la λ de manera continua.

31 detectores. elementos que convierten la radiación en un flujo de electrones y posteriormente, en una corriente o voltaje en el circuito de lectura. Células fotovoltaicas Fototubos (Tubos fotoemisores) Tubos fotomultiplicadores

32 Haz sencillo

33 Doble Haz en espacio

34 Doble haz en tiempo

35 Diodo rray

36 calibrado del instrumento Instrumento de haz simple : Poner un obturador de manera que no llega radiación al detector, se ajusta el detector a cero (en unidades de transmitancia) o máxima (en unidades de absorbancia). Con la disolución del blanco, ajusto a cero la absorbancia. Con otra cubeta de disolución incógnita, mido la absorbancia. Si trabajamos a más de una λ estas tres etapas se deben repetir para cada λ

37 Calibrado instrumentos de doble haz. Se pone el blanco en ambas cubetas y se ajusta a cero la absorbancia. Se quita la cubeta de la muestra, cerramos este obturador para ajustar de nuevo a cero la transmisión o al máximo la absorbancia. Colocamos la muestra y medimos la absorbancia.