CONOCIMIENTO DE TÉCNICAS ANALÍTICAS PARTE I: FUNDAMENTOS DE ESPECTROFOTOMETRÍA.
I. OBJETIVO GENERAL Conocer y aplicar los fundamentos de la ESPECTROFOTOMETRÍA para la determinación de concentraciones en soluciones. II. OBJETIVOS PARTICULARES a. Conocer los fundamentos de la espectrofotometría y las variables involucradas en la ley de Lambert-Beer-Bourger. b. Seleccionar la longitud de onda apropiada para DETERMINACIÓN de absorbancia. c. Construir una curva patrón de la solución de YODO-YODURADO (serie tipo) a diferentes concentraciones.
III. PROBLEMA A partir del espectro de absorción de una solución acuosa de yodo-yoduro de potasio seleccionar la longitud de onda apropiada para determinar el coeficiente de absortividad molar de soluciones acuosas de yodo por medio de una curva patrón. I 2 + I - I 3-0.002 0.2 2X10-3
Introducción Espectro Espectro de radiación electromagnética Foto Luz visible Metría Medición
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Tipos de Espectrofotometría La espectrofotometría de Absorción de infrarrojos ABSORCIÓN DE UV-VISIBLE Resonancia magnética nuclear (RMN) Fluorescencia Emisión atómica Absorción atómica de masas Fluorescencia de Rayos X
Espectroscopia UV y Visible Estudia el fenómeno de adsorción de la radiación UV-Visible de moléculas orgánicas e inorgánicas. La región UV del espectro electromagnético se encuentra entre 0.6 y 380 nm. UV lejano UV cercano Visible 0.6 190 nm 190 380 nm 380 780 nm UV cercano o de cuarzo. Región en la que el aire y el cuarzo son transparentes) UV lejano o de vacío. intervalo 0.6 a 190 nm. El UV lejano requiere técnicas especiales, ya que el aire que se encuentra en el trayecto óptico absorbe intensamente en esta región, no es útil desde un punto de vista práctico. La región visible, a la que es sensible el ojo humano, se localiza entre los 380 y 780 nm. La absorción de la radiación UV o Visible por moléculas, generalmente se produce por la excitación de los electrones de enlace. La longitud de onda de los máximos de absorción se puede relacionar con los enlaces de las especies absorbentes.
Espectrofotometría Es el método de análisis óptico más usado en el área de investigación. Es la medida de la cantidad de energía radiante absorbida por las moléculas de una muestra en función de las longitudes de onda específicas.
Los métodos espectroscópicos se basan en la capacidad de las sustancias de ABSORBER o EMITIR radiación electromagnética, y tales métodos se pueden emplear para determinar la concentración de un reactivo o producto durante una reacción. Compartimento de celda Pantalla de lecturas Selector de medida λ Encendido y ajuste Del cero de T Ajuste de cero de Absorbancia
El aparato detecta la cantidad de luz transmitida y/o absorbida a través de la solución en la celda y la compara con la que se transmite o absorbe a través de una solución de referencia o blanco. Qué establece la ley de Lambert-Beer-Bourger? A diferencia de la transmitancia, la absorbancia de una solución P T = aumenta a medida que aumenta P 0 la atenuación del haz de luz A P P = log = λ 0 εbc P P 0 A = log P P λ 0 Transmitancia P0 A = log T = log P
P A = log = εbc A = λ P 0 ε bc ε.- Es la cte. de proporcionalidad llamada coeficiente de absorción molar, de absortividad o coeficiente de extinción. b.- Es el paso óptico, anchura de la celda que contiene la muestra (cm). c.- Es la concentración de la especie de la cual se esta midiendo la absorbancia (M). La ecuación mencionada es el fundamento de la espectrofotometría, y se cumple para una radiación monocromática que atraviesa una disolución diluida ( 0.01M), cuando la especie absorbente no participa en un equilibrio que dependa de su concentración.
1 ERA PARTE CALIBRACIÓN DEL ESPECTROFOTÓMETRO Y BARRIDO DEL ESPECTRO DE ABSORCIÓN 1.- Encender el espectrofotómetro. 2.- Esperar 15 minutos. 3.- Calibración: oprimir la tecla MODE, hasta que la luz roja se encuentre en A (absorbancia). 4.- Seleccionar la longitud de onda girando la perilla. 5.- Introducir la celda con el blanco (con un volumen por arriba de la mitad; nunca llena) en la porta-celda, oprime la tecla Λ (0A/100%T) y esperar a que se ponga en ceros la absorbancia. 6.- Tomar la lectura de absorbancia de la solución propuesta a una longitud de onda baja (λ nm). utilizar como blanco agua destilada. 7.- Repetir el procedimiento desde el punto 4 dando incrementos regulares a la longitud de onda. Registrar los datos en la tabla 1
A5. ORGANIZACIÓN DE DATOS, Temperatura: Registrar los datos experimentales del espectro de absorción de yodo (2*10-4 M) en la tabla 1. Tabla 1. Absorbancia de la solución de I 2 a diferentes longitudes de onda. EVENTO λ(nm) ABSORBANCIA EVENTO λ (nm) ABSORBANCIA 1 380 9 460 2 390 10 470 3 400 11 480 4 410 12 490 5 420 13 500 6 430 14 7 440 8 450
Espectro Yodo 0.0002M 1.8 1.6 1.4 1.2 Abs 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 l (nm) Seleccionar una λ de esta zona
2 DA PARTE Curva Patrón 1.- Preparar soluciones de distinta concentración a partir de la solución de referencia I 2 KI (0.0002M - 0.2M) (Serie tipo). 2.- Seleccionar una longitud de onda adecuada para hacer las lecturas de Absorbancia para las soluciones de la serie tipo. 3.- Introducir la celda con el blanco (agua destilada), con un volumen por arriba de la mitad; nunca llena, en la porta-celda, oprimir la tecla Λ (0A/100%T) y esperar a que se ponga en ceros la absorbancia. 4.- Tomar la lectura de absorbancia de las soluciones propuestas para la serie tipo, a la longitud de onda seleccionada (λ nm). 5.- Registrar las lecturas de absorbancia y concentración de la serie tipo en la tabla 2
TABLA 2. Absorbancia a diferentes concentraciones molares de I 2 Mezcla I 2 H 2 O (ml) I 2 mol/l Abs (0.002 M) (ml) 1 6 4 C I V 1 =C 2 V 2 2 5 5 3 4 6 4 3 7 5 2 8
TABLA 2. Absorbancia a diferentes concentraciones molares de I 2 Mezcl a I 2 (0.002 M) (ml) H 2 O (ml) I 2 mol/l Abs 1 10 0 0.002 1.61 2 8 2 0.0016 1.290 3 6 4 0.0012 0.950 4 4 6 0.0008 0.625 5 2 8 0.00045 0.311
Curva Patrón de soln de yodo ( Abs/ nm) Abs 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 y = mx + 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 I2 (mol/l) b A = εbc