cuaderno de practicas 3

Educación Superior Abierta y a Distancia • Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales 1

Tercer Cuatrimestre

División: Ciencias de la Salud,

Biológicas y Ambientales

Cuaderno de Prácticas

Química Analítica

Unidad 4. Métodos espectrofotométricos


¿Qué es el cuaderno de prácticas y ejercicios?

El cuaderno de prácticas simuladas de laboratorio y ejercicios es una herramienta de

actividades formativas que contribuye a desarrollar los conocimientos teóricos necesarios

para comprender los análisis químicos y su realización.

Los procedimientos a desarrollar que incluyan alguna medición de sustancia con

instrumental de laboratorio son en su totalidad simulados, es decir, se nombraran los

pasos a seguir, sin embargo no se realizarán de forma presencial debido a que no se

cuenta con el equipo de laboratorio, por lo tanto sólo te enfocarás en realizar los cálculos

necesarios para la cuantificación de sustancias.

El presente material se encuentra divido en dos apartados: Prácticas teóricas de

laboratorio y ejercicios.

En el apartado de Prácticas teóricas, encontrarás los datos necesarios para simular tus

prácticas de laboratorio, con base en ello describirás el desarrollo, análisis de datos,

resultados y conclusiones. Además de realizar una pequeña investigación bibliográfica

sobre el tema de cada práctica, para sustentar el trabajo experimental.

Los ejercicios que debes realizar son aplicaciones de los conocimientos adquiridos en los

ejemplos, cambiando las variaciones de los reactivos para lograr el objetivo. Debido a que

no se pueden realizar las prácticas de forma presencial, se ofrece la alternativa de visitar

páginas en internet donde se encuentren videos de las realizaciones de las prácticas.

En el apartado de ejercicios deberás realizar las acciones sugeridas, de preferencia la

totalidad de ellos para poder aplicar después los conocimientos teóricos. Recuerda que la

química analítica es una ciencia pura que puede ser aplicada en asignaturas posteriores.

¿Cuál es su propósito?

El propósito del cuaderno de prácticas y de ejercicios es que reafirmes los conocimientos

adquiridos, y que valores la importancia de la aplicación de los métodos analíticos para

las diferentes determinaciones en las diversas áreas de la ciencia, de la industria, de

servicios, etc.


¿Cuál es el alcance de las prácticas?

Por medio de las prácticas simuladas puedes aplicar los conocimientos de los cálculos de

las concentraciones, el tipo de reacción que se realiza, el método que se aplica, la

recopilación de los datos, la forma de expresar los resultados, el análisis de los resultados

y las conclusiones; lo que te apoyará para alcanzar la competencia de la asignatura.

¿Cuál es la estructura textual para reportar las prácticas?

Al finalizar la realización de una práctica teórica de laboratorio, se debe elaborar un

reporte de la práctica que contenga los siguientes apartados:

Información general del reporte de práctica

Título de la

práctica Establecida en la actividad

Marco teórico

Este apartado responde a las preguntas ¿de qué trata?, ¿por qué

se ha realizado?, ¿cómo se elaboró? Se debe ofrecer una visión

panorámica de la práctica.

Objetivos Se especifica lo que se pretende obtener con la realización de la

práctica.

Desarrollo

Materiales,

reactivos y

procedimiento

Se enumeran los materiales y reactivos a utilizar especificándose

la cantidad requerida.

De igual manera, se explican los pasos realizados con los que se

logró cumplir con el objetivo de la práctica, así como la obtención

de los datos.

Datos Se ordenan los datos en tablas y se realizan las gráficas o

cálculos necesarios, de acuerdo al tipo de práctica realizada.

Análisis de datos Se analizan los datos, así como las gráficas o resultados de las

operaciones realizadas.

Resultados Datos numéricos obtenidos del procedimiento realizado durante el

desarrollo de la práctica.

Conclusiones En este aparatado se debe responder a las siguientes preguntas:


a) ¿Qué dicen los datos respecto a la práctica?

b) ¿Qué sucedió en la práctica?

c) ¿Qué se aprendió al completar esta práctica?

Referencias Aquellas referencias que hayas consultado. Se debe utilizar el

formato APA.


Introducción

En esta cuarta unidad, analizaremos los métodos espectrofotométricos en la región

visible, uv, infrarroja y por absorción atómica. Así como, sus principales aplicaciones en el

análisis químico.

De igual manera, consolidaremos los términos y procedimientos utilizados en las

determinaciones espectrofotométricas, mediante la resolución de ejercicios teóricos,

enfocados principalmente al cálculo de concentraciones de sustancias problema,

utilizando un patrón mediante la construcción de curvas de calibración.

Finalmente, las prácticas planteadas te permitirán conocer y aplicar los procedimientos a

seguir en un laboratorio de análisis químico, para caracterizar un analito. Los cálculos

matemáticos basados en la estequiometria, te reforzarán la competencia de habilidad de

pensamiento, que te será de gran utilidad para tu formación personal y profesional.


Prácticas


Actividad 4. Práctica 1: Cuantificación glucosa en mermeladas.

Elaboren la práctica simulada de laboratorio desarrollando únicamente los

procedimientos de cuantificación de sustancias que se indican a continuación.

Antes de iniciar, investiguen cuál es la función de la glucosa en las mermeladas y que

complejo colorido se forma al hacer reaccionar glucosa con el ácido 3,5-dinitrosalicílico

(DNSA).

Posteriormente:

1. Preparen el reactivo DNSA (ácido 3,5-dinitrosalicílico): disuelvan 10 g de DNSA

en 200 ml de NaOH 2.0M

2. Calienten la disolución y mezclen perfectamente

3. Disuelvan 300 g de tratrato de sodio y potasio en 500 ml de agua (estabilizante de

color)

4. Mezclen ambas disoluciones, agiten y enrasen a 1.0 l con agua destilada

Cuantificación de azúcares totales:

1. Pesen 1.0 g de mermelada en un matraz Erlenmeyer y añadan 10 ml de H2SO4

2M

2. Calienten en baño de agua hirviendo durante 20 minutos

3. Dejen enfriar y añadan con mucho cuidado 12 ml de NaOH al 10% p/v

4. Agiten y filtren a un matraz aforado de 100 ml y enrasen con agua destilada

5. Transfieraan 10 ml de la disolución de la mermelada a otro matraz aforado de 100

ml y enrasar con agua destilada

Cuantificación de azúcares reductores:

1. Pesen 3.0 g de mermelada en un matraz Erlenmeyer y añadan 50 ml de agua

destilada

2. Calienten y agiten durante 10 minutos

3. Filtren a un matraz aforado de 100 ml y enrasen con agua destilada

4. Transfieran 10 ml de la a otro matraz aforado de 100 ml y enrasar con agua

destilada

Obtención de la curva de calibración:

1. Preparen la solución estándar de glucosa (15 mg/ml): pesen 1.5 g de glucosa en

un matraz aforado de 100 ml y enrasen con agua destilada

2. Etiqueten 5 matraces aforados de 100 ml con las letras A, B, C, D y E

3. En cada matraz transfieran los volúmenes de solución estándar de glucosa y

agua destilada de acuerdo a la siguiente tabla:


Matraz A B C D E

Volumen de solución estándar de glucosa (ml) 2 3 6 8 10

Volumen de agua destilada (ml) 98 97 94 92 90

Concentración de glucosa (mg/ml) 0.3 0.45 0.9 1.2 1.5

4. Etiqueten y llenen seis tubos de muestra, tal y como se muestra en la siguiente

tabla:

Número de la muestra Blanco 1 2 3 4 5

Solución estándar de glucosa (matraz) N/A A B C D E

Volumen de solución estándar de glucosa (ml) 0 1 1 1 1 1

Volumen de reactivo DNSA (ml) 1 1 1 1 1 1

Volumen de agua destilada (ml) 3 2 2 2 2 2

5. Calienten los tubos en agua hirviendo durante 5 minutos

6. Dejen enfriar los tubos y añadan 6 ml de agua destilada a cada tubo

7. Midan la transmitancia de cada uno de los tubos a 430 nm en el espectrofotómetro

Concentración de

glucosa (mg/ml)

Transmitancia

(lectura del

Spektra, T%)

Absorbancia

(A)

Absorbancia

específica de la

glucosa (A –

Ablanco)

0 (Blanco) 27.54 0.56 0

0.30 23.44 0.63 0.07

0.45 20.04 0.69 0.13

0.90 18.21 0.74 0.18

1.20 15.13 0.82 0.26

1.50 14.45 0.84 0.28

8. Grafiquen los valores de absorbancia vs. Concentración, para obtener la curva de

calibración


Medidas de las muestras de mermelada:

1. Coloquen 1 ml de la disolución de mermelada, 1 ml del reactivo de DNSA y 2 ml

de agua destilada en un tubo de ensayo

2. Calienten los tubos en agua hirviendo, durante 5 minutos

3. Dejen enfriar los tubos y añadan 6 ml de agua destilada a cada tubo

4. Determinen la transmitancia de cada tobo en el espectrofotómetro a 430 nm.

5. Los valores obtenidos para las muestras fueron los siguientes:

Muestra Transmitancia

(lectura del

Spektra, T%)

Absorbancia

(A)

Absorbancia

específica de la

glucosa

(A – Ablanco)

1 18.6 0.73 0.17

2 21.3 0.67 0.11

6. Con la ayuda de la curva estándar, determinen la concentración de glucosa en las

muestras

7. Finalmente, determinen la concentración de glucosa por gramo de mermelada, no

olviden considerar las diluciones de cada una de las muestras

8. Realicen un reporte con los apartados señaladas a continuación:

a) Título de la práctica

b) Marco teórico

c) Objetivos

d) Desarrollo (materiales, reactivos y procedimiento)

e) Resultados

f) Análisis de resultados

g) Conclusiones

h) Referencias


Actividad 6. Práctica 2: Cuantificación de plomo en material de empaque y dulces

de tamarindo

Elaboren la práctica simulada de laboratorio desarrollando únicamente los

procedimientos de cuantificación de sustancias que se indican a continuación.

Antes de iniciar, investiguen por qué es importante dejar reposar el material en ácido

nítrico y enjuagarlo con agua desionizada. Además, cuál es la concentración de plomo

permitida en alimentos por la Secretaria de Salubridad y Asistencia.

1. Laven todo el material a utilizar con jabón libre de plomo, y enjuagenlo con agua

de la llave

2. Sumerjan el material en un recipente con HNO3 al 30%

3. Dejenlo tapado y reposando durante 24 horas

4. Enjuaguen el material con agua desionizada. Dejen escurrir y secar pos sí solo

Preparación de las muestras:

1. Pesen 200 mg del material de empaque (sin lavar) y coloquenlo en un matraz

Kjeldhal con 10 ml de ácido nítrico concentrado

2. Calienten en un digestor durante 3 horas, la muestra debe quedar traslúcida, si

queda ámbar, adicionar peróxido de hidrógeno gota a gota con agitación continua

3. Dejen enfriar y filtren a un matraz aforado de 100 ml y enrasen con agua

desionizada

4. Trabajen en las mismas condiciones un blanco de reactivo

5. Preparen el espectrofotómetro de absorción atómica de flama, coloquen la

lámpara de cátodo hueco para plomo, empleando la línea de resonancia a 217 nm,

en un sistema quemador de flujo laminar-nebulizador y una flama de aire-acetileno

6. Calibren el espectrofotómetro usando el blanco, ajustando el instrumento a cero

7. Determinen la absorbancia de las disoluciones estándar, de menor a mayor

concentración

8. Determinen la absorbancia de las muestras problema

9. Los resultados de la curva estándar y de las muestras problema son las

siguientes:

Curva estándar de plomo

ppm Absorbancia

Blanco 0.0 -0.0009

Estándar 1 0.1 0.0050

Estándar 2 0.2 0.0084

Estándar 3 0.4 0.0172

Estándar 4 0.8 0.0331


Estándar 5 1.2 0.0506

Estándar 6 1.6 0.0663

Estándar 7 2.0 0.0821

Absorbancias de muestras problema

Muestras Absorbancia

Empaque (celofán) 0.0137

Empaque (plástico) 0.0075

Dulce + empaque (celofán) 0.0185

10. Tracen la curva estándar y determinen la concentración de plomo en las

muestras problema

11. Concluyan respecto a la concentración de plomo encontrada en las muestras y

los límites que establece la Secretaría de Salubridad y Asistencia

12. Realicen un reporte con los apartados señaladas a continuación:

a) Título de la práctica

b) Marco teórico

c) Objetivos

d) Desarrollo (materiales, reactivos y procedimiento)

e) Resultados

f) Análisis de resultados

g) Conclusiones

h) Referencias


Ejercicios


4.1 Espectrofotometría

1. Convertir los siguientes valores de absorbancia en tanto por ciento de

transmitancia:

a) 0.375

b) 1.325

c) 0.012

2. Convertir los siguientes valores de tanto por ciento de transmitancia en valores de

absorbancias:

a) 33.6

b) 92.1

c) 1.75

3. Del análisis de los siguientes resultados experimentales, comprueba si hay o no

cumplimiento de la ley de Beer:

C (M) % T

0.01 30

0.02 40

0.03 50

0.04 60

0.05 70

4. A 575 nm (la longitud de onda de absorción máxima del complejo) las disoluciones

del quelato CuX22+ cumplen la ley de Lambert-Beer en una amplia gama de

concentraciones. Ni el Cu2+ ni el ligando X absorben a esta longitud de onda. Una

disolución 3.4 x 10-5 M de CuX22+ en una celdilla de 1 cm de paso óptico tiene una

transmitancia de 18.2 %.

a) Calcular la absorbancia de esta disolución.

b) Calcular la absorbancia de una disolución del quelato CuX22+ cuya

transmitancia a esta longitud de onda es del 36.4%.

5. Se pesan 500 mg de una muestra que contiene un compuesto coloreado X, se

disuelven y se diluyen a 500 ml. La transmitancia de una alícuota de esta solución,

medida a 400 nm y en cubetas de 1 cm de paso, es de 35.5%. Se pesan 10 mg de

sustancia X pura, se disuelven en el mismo solvente y se diluyen a 1 litro; su

transmitancia medida en las mismas condiciones es 50.2%. ¿Cuál es el porcentaje

de X en la muestra original?

6. El análisis del contenido de calcio en una suspensión oral se muestra a

continuación: 5.0 ml de la suspensión son tratados con 5.0 ml de HCl 6.0M y lla


mezcla se lleva a ebullición por 30 minutos. la solución anterior se filtra y se afora

a 25 ml con agua destilada. De la solución anterior se toman 2.0 ml y se aforan a

100 ml con agua destilada, la absorbancia de esta solución fue de 0.079. Cuál

será la cantidad de calcio en la muestra original (mg/ml) si una solución patrón de

calcio de 2.0 ppm, reporta una absorbancia de 0.123 bajo las mismas condiciones.

7. Una alícuota de 25.0 ml de una disolución problema de quinina se diluyó a 50.0 ml

y, al ser medida en un espectrofotómetro con b= 1 cm presentó una absorbancia

de 0.416 a 348 nm. Una segunda alícuota de 25.0 ml se mezcló con 10.0 ml de

una disolución de quinina cuya concentración es de 23.4 mg/l; luego de diluir esta

mezcla a 50.0 ml presentó una absorbancia de 0.610 para b= 1cm. Calcula la

concentración de quinina en la muestra expresada en ppm.

8. El análisis de oro puede llevarse a cabo por espectrofotometría–extractiva (en

forma del complejo bromoauratotri-octilfosfina). Para ello, una muestra de 0.500 g

de mineral se trata con agua regia y se lleva a un volumen de 500 ml. A 25 ml de

una disolución que contenía ión bromuro y ácido fosfórico en exceso se agrega 5

ml de la disolución de la muestra y se agitan con 5 ml de disolución clorofórmica

de óxido de trioctilfosfina. Suponiendo que se extrae el 90% del oro a la fase

orgánica, la absorbancia del extracto orgánico fue de 0.780 unidades utilizando

celdillas de 1.00 cm de paso óptico.

Con un patrón de oro que contenía 1000 g por cada 5 ml de fase orgánica se

tomaron volúmenes de 0, 0.5, 1.0, 2.0 y 2.5 ml y se llevaron a 10 ml con

Cloroformo. Las absorbancias obtenidas fueron las siguientes:

V ml 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Abs. 0.040 0.230 0.420 0.610 0.800 0.990

a) Calcular el porcentaje de oro en la muestra.

9. La determinación de cobre, por absorción atómica en llama, en muestras de

suspensiones cáusticas producidas durante la fabricación de sosa, se llevaron a cabo

por el siguiente procedimiento: Una muestra de 200 ml de la disolución cáustica, tras el

tratamiento adecuado, se lleva a un volumen de 500ml. Utilizando absorción atómica, y

con patrones de Cu. Se obtienen los resultados que se representan en la tabla.

Disolución ppm de cobre Absorbancia

blanco 0 0.007

Patrón 1 0.20 0.014

Patrón 2 0.50 0.036

Patrón 3 1.00 0.072

Patrón 4 2.00 0.230


Muestra -- 0.027

a) Determinar la concentración de cobre en la suspensión cáustica.

10. Cuando una solución de 8.50x10-5 del compuesto A es medida en una celda de

1.0 cm reporta una absorbancia de 0.129 y 0.764 a 475 y 700 nm,

respectivamente. Una solución de concentración de 4.65x10-5 M del compuesto

Bexhibe absorbancias de 0.567 y 0.083 bajo las mismas condiciones. Calcula la

concentración de A y B en una solución que reporte las siguientes absorbancias

en una celda de 1.25 cm:

a) 0.502 a 475 y 0.912 a 700 nm

11. ¿En qué posiciones aproximadas absorberán en el IR los siguientes compuestos?

12. La siguiente tabla contiene los valores de absorbancia de una curva estándar para

determinar proteínas totales en una muestra de plasma:

Cantidad de proteína (mg) Absorbancia

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0.100

0.188

0.272

0.392

0.430

0.496

¿Cuál será la cantidad de proteínas en una muestra de plasma, cuyo valor de

absorbancia fue de 0.406?

cuaderno de practicas 3

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