control de calidad de fosfatos en bebidas web viewcontrol de calidad de fosfatos en bebidas...

Análisis INSTRUMENTAL

CONTROL DE CALIDAD DE FOSFATOS EN BEBIDAS REFRESCANTES MEDIANTE ESPECTROFOTOMETRÍA EN VISIBLE

PNT 4

MARIANA TOMA – DRISS TAZI

11/11/2013

ANÁLISIS INSTRUMENTAL2º CFGS PÁGINA 1 / 15

FECHA EDICIÓN : 11/11/2013FECHA REVISIÓN:

1. OBJETIVO

El objetivo de esta práctica es la determinación del contenido de fosfatos solubles en una muestra de COCA COLA© mediante e sp ec t r o f otom e t r ía ult ra viol e t a- visibl e . Se aplicará el método de adiciones estánda r para eliminar interferencias con otros compuestos.

2. INTRODUCCIÓN

El ácido fosfórico (compuesto químico de fórmula H3PO4), es usado en la industria alimenticia como ingrediente de las bebidas carbonatadas, particularmente en las de cola, donde su principal aplicación es como regulador de la acidez aunque también tiene la propiedad de agregarle un agradable sabor amargo a las bebidas.

Además, el fósforo, es un mineral esencial en la dieta ya que contribuye al crecimiento y mantenimiento de los huesos y dientes. Estudios en humanos han demostrado que la ingesta de 1-2 g diarios de ácido fosfórico es necesaria para suplir los requerimientos metabólicos de este micronutriente.

Aunque se debe tener cuidado ya que El ácido fosfórico en cantidades mayores a los 2 gramos es dañino para el calcio óseo, ya que provoca desmineralización ósea, que no permite la adecuada absorción de calcio en el organismo, debilitando los huesos y por tanto incrementándose la posibilidad de tener fracturas, siendo uno de los mayores contribuyentes al aumento de la osteoporosis.

Además, la combinación de este ácido con azúcar refinado y fructosa, dificulta la absorción de hierro, lo que puede generar anemia y mayor facilidad para contraer infecciones, principalmente en niños, ancianos y mujeres embarazadas.

También una investigación realizada por H.Hafer, presentada en una publicación determina que algunas bebidas como la Coca Cola, producen trastornos en la conducta de los jóvenes, aumentando la agresividad.

REALITZADO POR: MARIANA TOMA, DRISS TAZI FIRMA ALUMNOS FIRMA PROFESORREVISAT PER:



3. METODOLOGI A EXPERIMENTAL

A. Fundamento

El método propuesto para determinar fosfatos se basa en la formación de un heteropoliácido con el reactivo Vanadio-Molibdeno (de color amarillo y soluble en agua) cuya absorción de luz se mide a 420 nm. Para el ortofosfato, la formación de este complejo tiene lugar según la reacción:

(PO4)3+ (VO3)+ 11(MoO4)

2+ 22 H+ P(VMo11O40)3+ 11 H2O (1)

En esta identificación interfieren concentraciones apreciables de Fe(III), silicato y arseniato, entre otras especies. Es decir, estas especies absorben luz a la longitud de onda utilizada (420 nm, absorción del P(VMo11O40)3-). Para eliminar dicha interferencia se preparará un blanco (sin fosfato) cuya absorbancia se restará de la del resto de las muestras.

Adicionalmente, es posible que la absorbancia del complejo se vea afectada por efectos de matriz. La matriz puede potenciar o atenuar la absorbancia de luz por el complejo, lo cual puede conducir a resultados erróneos. Para minimizar este efecto, podemos aplicar el método de adiciones estándar, que consiste en la adición de cantidades crecientes del analito de interés (fosfato en nuestro caso) a una cantidad fija de muestra. Éste procedimiento resulta más efectivo que un calibrado externo (recta de calibrado con disoluciones patrón) cuando la matriz interfiere en la detección. En esta práctica estudiaremos la importancia de los efectos de matriz, determinando la concentración de fosfato mediante uno de los métodos.

El fosfato es un ión incoloro que pertenece a un sistema ácido-base triprótico, pero preferentemente se encuentra formando H2PO4 – y HPO4

-2 . Los fosfatos están presentes en ciertas rocas y arenas, en las aguas negras municipales, en abonos naturales y en el suelo, y por tanto es de esperar que se les encuentre en el agua. Además de los fosfatos de origen natural, casi siempre agregan otros fosfatos en los abastecimientos de agua, que provienen de las escorrentías agrícolas y del uso tan extendido de detergentes con fosfatos. En las aguas subterráneas los fosfatos se encuentran en cantidades pequeñas, dependiendo de la contaminación original del agua y de los estratos para los que han percolado.

Los métodos espectrofotométricos para determinar ortofosfato no son numerosos. Es muy usual utilizar el método del azul de fosfomolibdeno para determinar cantidades del orden del µg de fósforo, con extracción o sin extracción previa. En medio ácido y en




presencia de un exceso de molibdato y de ión amonio, el ortofosfato forma el fosfomolibdeno amónico de color amarillo pálido:

(NH4)3(PO4·12MoO3)·12H2O

que en disolución absorbe intensamente el ultravioleta. La reacción es útil para determinar fosfato en concentraciones relativamente elevadas. No obstante, la sensibilidad puede incrementarse considerablemente utilizando disoluciones acuosas de acetona.

Un método más sensible para determinar el fosfato se basa en la reducción del ácido fosfomolíbdico a azul de fosfomolibdeno en condiciones suaves, para evitar la reducción del ácido molíbdico libre. El molibdato aumenta su poder oxidante cuando forma parte de un heteropoliàcido. La fórmula probable del compuesto reducido es Mo2O5 · nMoO3. Los reductores que pueden utilizarse son el hidracina, cloruro estanos y ácido ascórbico.

El ácido fosfomolíbdico se puede reducir al medio acuoso de H2SO4 aproximadamente 0.5M, o en una fase orgánica de butanol, tras ser extraído del ácido fosfomolíbdico. Alternativamente, el azul de fosfomolibdeno formado en la fase acuosa, puede ser extraído con butanol. La especie reducida es más fácilmente extraíble que el ácido fosfomolíbdico. La absorbancia del azul de fosfomolibdeno depende del disolvente utilizado (agua, butanol u otros disolventes orgánicos oxigenados), del reductor y de la acidez de la fase acuosa. El absortividad molar de la disolución azul en butanol, después de la reducción con hidrazina, es aproximadamente 3x104 mol-1 del cm-1, a una longitud de onda de 790 nm.

Espectro de absorción de azul de arsenomolibdéno (1), azul de fosfomolibdé (2), después de ser reducido con hidrazina y extraído con butanol, azul de silicomolibdéno (3), después de extraer con alcohol amílico y reducir con cloruro de estaño (II).




Se determinará colorimétricamente el contenido en fosfato de bebidas carbonatadas de diversa procedencia, mediante reacción con molibdato amónico en medio ácido, para formar fosfomolibdato amónico de color amarillo, seguido de reducción a la forma azul con sulfato de hidrazina. El azul de fosfomolibdéno es finalmente extraído con butanol, midiéndose la absorbancia a 790 nm.

B. Métodos de calibrado: patrón externo y adiciones estándar

Una curva de calibrado representa la respuesta de un método analítico (señal detectada) sobre muestras patrón o estándar con concentraciones conocidas de analito. Se prepara además una disolución blanco, que contienen únicamente la matriz, es decir todos los reactivos y disolventes de la muestra salvo el analito de interés. En el intervalo de respuesta lineal del método analítico (dentro del cual la señal es proporcional a la concentración de analito), se obtiene una recta de calibrado a partir del procedimiento siguiente (ver figura 3):

1) Se representa la señal detectada corregida de la señal del blanco frente a la concentración de cada disolución patrón;

2) Se realiza una regresión lineal de los puntos resultantes por el método de mínimos cuadrados (ver el apéndice de este guion). . Se recomienda el uso de Excel para obtener la recta de ajuste. La recta de calibrado y = a x + b (x: Concentración , y: señal) permite obtener la concentración de cualquier muestra problema a partir de la señal obtenida experimentalmente




Figura 3: Recta de calibrado a partir de patrones externos

El método alternativo de adiciones estándar consiste en añadir sobre la muestra problema cantidades crecientes conocidas de analito. De esta manera, todas las medidas se realizan sobre la misma matriz. Al representar la señal experimental frente a la concentración de analito añadida resulta una recta a partir de cuya pendiente y ordenada en el origen se obtiene la concentración de la muestra problema. El procedimiento se demuestra e ilustra en la figura 4.




Figura 4: Recta de calibrado a partir de adiciones estándar




4. MATERIAL

Matraz aforado de 100 mL (2) Matraz aforado de 250 mL Matraz aforado de 50 mL Pipeta aforada de 25 mL Pipeta graduada de 10 mL Embudo de extracción de 50 mL (4) Proveta de 25 mL Vaso de precipitado de 250 mL Vaso de precipitado de 100 mL (4) Soporte con aros Espectrofotómetro

5. REACTIVOS

H2SO4 ácido sulfúrico N2H4 · H2SO4 sulfato de hidrazina KH2PO4 dihidrogenofosfato(5)de potasio C4H7OH butanol Bebidas Carbonatadas (Coca Cola, Pepsi,…) (NH4)2MoO4 molibdato de amonio

6. PROCEDIMIENTO

A. Acondicionamiento de la muestra

- La muestra se debe degasificar dejándola reposar abierta o usando embudo Buchner y bomba de vacío.




- Hacer una disolución de 1:50, pipetear 1ml de Coca-Cola en un aforado de 50ml y enrasar con agua destilada.

B. Preparación del reactivo de Molibdeno

- Se preparan las disoluciones de molibdeno y de hidracina, que se pueden conservar no más de 3/4 días.

- Se pesa 1g de molibdato de amonio y se disuelve en 100mL de H2SO4 , 2 M.- Se pesa 0.1g de sulfato de hidrazina y se disuelve en 100mL de agua destilada.- Antes de ser utilizadas se mezclan 20mL de la disolución de molibdeno con 20mL de la

disolución de sulfato de hidracina.- Se diluye la mezcla con agua destilada hasta 200mL.

C. Curva de Calibrado

- Se prepara una disolución de fosfato pesando 0.14g de dihidrogenofosfato (V) de potasio con una precisión de 0.1mg.

- Se afora hasta 500mL.- Se pipetea 10mL en un matraz aforado de 250 mL.- Se pipetea en cuatro vasos de precipitados (100mL) : 2mL, 4mL, 7mL y 10mL de la

disolución de dihidrogenofosfato de potasio.- Se le añade en cada uno de los vasos 25 mL de la disolución de reactivo de molibdeno.- Se calienta hasta ebullición durante 10min.- Se deja enfriar, y se añade en cada vaso 10 mL de butanol.- Se extrae la fase orgánica utilizando embudos de extracción.- A la fase acuosa se le vuelve a añadir 10mL de butanol y se introduce en el embudo de

extracción para la separación.- Los dos extractos orgánicos de cada una de las cuatro mezclas se juntan en un vasos de

100mL y se homogeniza las mezclas.- Se pipetea 10mL de cada mezcla en un matraces aforados de 25mL y se afora con butanol.- Se mide la absorbancia a 790nm utilizada el butanol como blanco.- Se construye la curva de calibrado.

D. Determinación de fosfatos en Muestra de Coca Cola.




- Se introduce una alícuota de 1mL de muestra de agua en un vaso de 50mL (dilución1:50).- Se le añade 25mL de disolución de reactivo de molibdeno.- Se calienta hasta ebullición durante 10 minutos.- Se deja enfriar.- Se añade 10mL de butanol.- Se extrae la fase orgánica utilizando embudo de extracción.- A la fase acuosa se la añade 10mL de butanol y se vuelve a extraer la fase orgánica.- Los dos extractos orgánicos de cada una de las cuatro mezclas se juntan en un vaso de 100mL y se homogeniza la mezcla.- Se pipetea 10mL de la mezcla en un matraz aforado de 25mL y se afora.- Se mide la absorbancia a 790nm utilizando el butanol como blanco.- El análisis se hará por triplicado.




7. DIAGRAMA DE FLUJO




Diagrama de Flujo Preparación de Reactivos




Diagrama de Flujo Preparación de Muestra


DEGASIFICAR LA COCA-COLA

PIPETEAR 1ML EN UN AFORADO DE 50ML Y ENRASAR CON AGUA DESTILADA

PIPETEAR UNA ALÍCUOTA DE 10 ML DE MUESTRA EN UN VASO DE PRECIPITADO

AÑADIR 25ML DE REACTIVO DE MOLIBDENO

CALENTAR HASTA EBULICION 10 MIN

ENFRIAR

AÑADIR 10ML BUTANOL

SEPARAR LA FASE ORGANICA DE LA FASE ACUOSA

MEDIR LA ABSORBANCIA



8. OBSERVACIONES

- El dato obtenido al final del procedimiento debe encontrarse alrededor de los 200 ppm en fosfatos.

- El blanco al tomar la medida en el espectrofotómetro será el butanol.

- A la hora de realizar las extracciones debe añadirse primeramente el butanol a uno de los embudos de decantación, y comprobar que se separan las fases ya que puede suceder que el butanol utilizado no sea totalmente puro y por lo tanto contenga impurezas que disminuyan su capacidad para separar la fase orgánica de la inorgánica

9. FUENTES DE CONSULTA

Fosfatos en las bebidas carbonatadas y como afectan a la conducta:http://elpais.com/m/diario/1978/10/07/sociedad/276562821_850215.html

Determinación de fosfatos mediante espectrofotometría en Coca-Cola:http://www.gobookee.org/phosphate-determination-by-spectrophotometry-diet-cocacola/

http://www.gobookee.org/lab-report-phosphate-determination-byspectrophotometry/

https://www.google.es/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&ved=0CG0QFjH&url=http%3A%2F%2Focw.kfupm.edu.sa%2Focw_courses%2Fuser062%2FCE37051%2FLabs%2FPhosphate%2520procedure.doc&ei=jCmBUveHB4WP0AXHoF4&usg=AFQjCNGnQDLop5itNNWxbDsh7582xi1FqQ&sig2=irTHpY26VHAHbVyOVMubTQ&bvm=bv.56146854,d.d2k&cad=rja

Diapositivas sobre el método de determinación de fosfatos:http://www.chemistry.sjtu.edu.cn/kejian/experiment/6-Spectro.pdf

10.BIBLIOGRAFIA

Marczenko, Z. (18 Octubre 2000). Separation, Preconcentration and Spectophotometry in Inorganic Analysis: Elsevier.

Kenkel, J. (2009). Analytical Chemistry for Technicians, 4th Ed.: CRC


http://www.chemistry.sjtu.edu.cn/kejian/experiment/6-Spectro.pdf




http://www.gobookee.org/lab-report-phosphate-determination-byspectrophotometry/

http://www.gobookee.org/phosphate-determination-by-spectrophotometry-diet-cocacola/

http://elpais.com/m/diario/1978/10/07/sociedad/276562821_850215.html

control de calidad de fosfatos en bebidas web viewcontrol de calidad de fosfatos en bebidas...

Documents