UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

QUÍMICA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE QUÍMICA ANALÍTICA III

PRÁCTICA 1

DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA DE AZUL DE TIMOL , MEDIANTE UNA CURVA DE CALIBRACIÓN

Equipo # 2

Jiménez Cabrera DiegoMiranda Meza Francisco Javier

Pérez Rubio Abraham UlisesTicante Estrada Ulises

Profesores:

Dalia Bonilla Martínez

21/Ago/2013

INTRODUCCIÓN

Un espectrofotómetro es un instrumento usado en el análisis químico que sirve para medir, en función de la longitud de onda, la relación entre valores de una misma magnitud fotométrica relativos a dos haces de radiaciones y la concentración o reacciones químicas que se miden en una muestra. También es utilizado en los laboratorios de química para la cuantificación de sustancias y microorganismos.

Hay varios tipos de espectrofotómetros, puede ser de absorción atómica o espectrofotómetro de masa y visuales.

Este instrumento tiene la capacidad de proyectar un haz de luz monocromática a través de una muestra y medir la cantidad de luz que es absorbida por dicha muestra. Esto le permite al operador realizar dos funciones:

1. Dar información sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra.2. Indicar indirectamente qué cantidad de la sustancia que nos interesa está presente en la muestra.

El siguiente reporte de investigación plasma los resultados obtenidos en la experimentación “Determinación Espectrofotométrica de Azul de Timol, mediante una curva de Calibración” .Como ya se mencionó, la determinación del Azul de Timol se realizó por medio de curvas de calibración, las cuales son posibles de obtener a partir de la propiedad usada en esta experimentación, la Absorbancia, a través de una serie de diluciones de este compuesto en un intervalo de concentraciones dentro del cual se supone está la concentración de la muestra. Posteriormente se colocaron en el instrumento de medición y se obtuvieron datos que a continuación se grafican para así poder realizar una interpolación y por ende conocer la concentración de la muestra problema.

LEY DE BEER-LAMBERT

La espectrometría UV-Vis se utiliza con mayor frecuencia en forma cuantitativa para determinar las concentraciones de especies absorbentes en solución, usando la Ley

de Beer-Lambert: -

donde A es la absorbancia medida, I0 es la intensidad de la luz incidente a una determinada longitud de onda, I es la intensidad de transmisión, L la longitud de ruta a través de la muestra, y c la concentración de las especies absorbentes. Para cada especie y longitud de onda, ε es una constante conocida como absortividad molar o coeficiente de extinción. Esta constante es una propiedad fundamental molecular en un solvente dado, a una temperatura y presión particular, y tiene como unidades 1/M * cm o, a menudo, U/M * cm.

La absorbancia y extinción ε a veces son definidas en términos de logaritmo natural en lugar de logaritmo de base 10.

La ley de Beer-Lambert es útil para la caracterización de muchos compuestos, pero no sirve como relación universal para la concentración y absorción de todas las sustancias. En moléculas complejas de gran tamaño, como los tintes orgánicos (Xylenol Naranja o Rojo Neutro, por ejemplo), a veces se encuentra una relación polinómica de segundo orden entre la absorción y la concentración.

Los monocromadores son uno de los muchos dispositivo que contiene el espectrofotómetro para realizar las lecturas de las muestras pueden ser:

-Prismas: Son fragmentos con forma de cuña de un material que permite el paso de la luz Ej.

de vidrio para trabajar en el espectro visible o cuarzo para trabajar en el ultravioleta lejano.

-Redes de difracción:

Son un Gran número de líneas paralelas situadas a distancias entres si y son hendiduras sobre un vidrio o una superficie metálica.Cada una de estas hendiduras se comporta como un pequeño prisma.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El procedimiento experimental. se tomó tal cual el manual de prácticas lo propone en cuanto a la técnica se refiere, excepto en las siguientes soluciones, que se describen a continuación.-

a) NaOH 0.1 M.- Se pesan 0.4 g del reactivo y se aforan a 100 ml, (por equipo).

b) Solución Estándar (stock).- Se pesan aproximadamente exacto 20 mg de Azul de timol se disuelven y aforan a 50ml con NaOH 0.1 M (soln. 1) para el grupo. De esta solución (solución 1), tomar 3 mL y aforar a 50mL con agua destilada.

c) Solución problema.- Se proporcionará por el profesor, efectuando las diluciones pertinentes para, en base a la intensidad de color de los estándares, pueda dar lectura la cual pueda ser interpolada en la curva, (por equipo).

2. Para construir la curva de calibración se preparan los siguientes sistemas, ver Tabla 1, a partir de la solución estándar stock. Cada dilución es preparada tomando el volumen indicado y aforando a 10 ml.

Tabla 1. Preparación de los sistemas para la curva de calibración.

Sistema 0 1 2 3 4 5 6 7*

Sol. Problema 0 0 0 0 0 0 0 V

Stock Azúl de Timol (mL)

0 1 2 3 4 5 6 0

Aforo NaOH 0.1M 10 10

10 10 10

10 10

10

*Este sistema es el problema y se prepara de acuerdo a las diluciones propuestas para cada equipo.

3. Calibración del espectrofotómetro: Se realizará de acuerdo al instructivo del equipo y/o siguiendo las indicaciones del profesor.

4. Con el sistema más concentrado de la curva (sistema 6) se efectúa el espectro de Absorción de Absorbancia del analito (Abs vs λ). Para ello es necesario variar la longitud de onda (λ) en el equipo de 540 a 720 nm a intervalos de 10 nm, calibrando después de cada cambio de longitud de onda; se miden la Absorbancia y el % Transmitancia del mismo sistema para cada longitud de onda, los datos obtenidos se vacían en la tabla 2 y se realiza la gráfica.

5.-Identificar la longitud de onda de mayor absorción, en base al espectro de absorción, ponerla en el equipo y calibrar. En esta longitud se medirán todos los sistemas.

6.- Medir la absorbancia de los sistemas que conforman la curva de calibración, iniciando con el sistema más diluido hacia el más concentrado, enjuagando la celda de lectura con el sistema siguiente; anotar los datos en la Tabla 3.

7.- Una vez comprobada la linealidad de la curva de calibración mediante un análisis de regresión lineal, se mide la absorbancia de una solución problema. El valor de absorbancia de la solución problema debe de estar dentro de los valores que se obtuvieron para la curva de calibración.

RESULTADOS

Tabla 1

Longitud de onda (nm) A % T460 0.11 78.2470 0.134 73.6480 0.171 67.6490 0.218 60.4500 0.272 53.5510 0.329 46.8520 0.406 39.4530 0.488 32.4540 0.58 26.4550 0.67 21.4560 0.778 16.8570 0.88 13.2580 0.970 10.8590 1.015 9.8

600 0.845 14.2610 0.716 19.2620 0.546 28.4630 0.392 40.6640 0.247 58.2650 0.138 72.8660 0.076 84670 0.039 91.6680 0.029 93.4690 0.014 97700 0.009 98710 0.007 98.4

720 0.006 98.6730 .003 99.4

- Absorbancia experimental de una solución de Azul de Timol en NaOH 0.1M.

Gráfica 1 Gráfica del espectro de absorción de Azul de Timol en medio alcalino

460480

500520

540560

580600

620640

660680

700720

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Espectro de absorción del azul de timol en medio alcalino

Absorcion

Tabla 2. Resultados obtenidos para la curva de calibraciónSistema Concentración

[M]A %T [ppm]

1 8.8298*10^-5 0.492 32.2 41.19982 1.7659*10^-4 0.656 22.2 82.39683 2.6489*10^-4 0.835 14.8 123.59764 3.5319*10^-4 1.015 9.6 164.7984

nm (max)

5 4.4149*10^-4 1.160 7.6 205.99926 5.2978*10^-4 1.33 4.6 247.1953

Problema 2.4299*10^-4 0.855 13.8 113.379134

Gráfica 2

0.000088298 0.00017659 0.00026489 0.00035319 0.00044149 0.000529780

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

f(x) = 0.168057142857143 x + 0.326466666666667R² = 0.999184739550432

Curva de calibración

[M]

Abso

rvan

cia

A=f(M de azul de timol)

Gráfica 3

0.000088298 0.00017659 0.00026489 0.00035319 0.00044149 0.000529780

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = − 5.34285714285714 x + 33.8666666666667R² = 0.925734405195768

Curva de calibración

[M]

-log

T

-logT= f(M de azul de timol)

Cálculo de la concentración de azul de timol de la muestra problema

Con el dato obtenido de absorbancia y con ayuda de la curva de calibración y la ecuación de la misma calculamos la concentración de azul de timol en la muestra problema.

A = 1507[M a. de timol + 0.4888

Si la absorbancia es de 0.833Sustituyendo en la ecuación[M a. de timol] = (.833-0.4888)/1507[M a. de timol] =2.4299*10-3

Tomando en cuenta que la solución se diluyó 1:10ml

(2.4299*10-3x10ml)/1ml = 0.024299M

La concentración de la solución problema es 0.024299M

ANÁLISIS DE RESULTADOS

En la gráfica 1 podemos observar que hay un punto de máxima absorbancia a los 590nm, esto quiere decir que a la longitud de onda de 590nm emitida por el espectrofotómetro se tiene la mayor absorbancia por parte del azul de timol diluido en NaOH a una concentración de 0.1M.

En la gráfica 2 observamos la curva de calibración de Absorbancia en función de la concentración de azul de timol, podemos ver que tiene una tendencia lineal y tiene una proporcionalidad directa en sus variables, dada por la ecuación mencionada en la parte superior.

En la gráfica 3 observamos la curva de calibración de Absorbancia en función del menos logaritmo de la transmitancia, esta también tiene una tendencia lineal y tiene una proporcionalidad indirecta en sus variables, dada por la ecuación mencionada en la parte superior.

Observamos que la absorbancia y la transmitancia son valores relacionados el uno con el otro, pero indirectamente, cuando un valor aumenta el otro disminuye y viceversa, ambos son dadtso directos dados por el espectrofotómetro y teniendo uno, podemos obtener el otro con la siguiente ecuación

A=-logT/100

CONCLUSIONES

El uso del espectrofotómetro como instrumento de medición en la química analítica es muy útil, además porque el principio del instrumento es muy parecido al de otros como el espectro de absorción atómica, colorímetro, fluorímetro, etc. se realiza una curva con mediciones de concentraciones conocidas, para después realizar la medición de la muestra problema e interpolar el valor a la curva realizada.

Como en toda técnica analítica el buen uso de los instrumentos de medición es imprescindible para obtener resultados confiables en todo momento, esto se logra siendo cuidadoso y utilizando el material de la manera correcta, pipetas y matraces volumétricos principalmente.

Los objetivos de la presente práctica se cumplieron satisfactoriamente, debido a que fuimos capaces de realizar el espectro de absorción de una especia para después realizar la curva de calibración correspondiente para la misma especie, obteniendo un resultado congruente con los datos y la técnica realizada.

BIBLIOGRAFÍAHarris, D. C. (2007). Análisis Químico Cuantitativo. Barcelona España: Reverté.

Skogg, D. A. (2008). Principios de análisis instrumental. Mexico: Cengage Learning Editores.