Estudio de algunos factores que afectan el establecimiento de un método espectrofotométrico

Objetivos

Observar el comportamiento de absorbencia que presenta algún analito variando condiciondiciones en las que se encuentra a y as

Introducción

Resultados

Resultados para la selección de tubos

Tabla No. 1. Selección de tubos comunes para usarlos como celdas

Tubo No.%T a 400 nm. Tubo No. %T 400 nm

1 100 1 Blanco2 94.2 2 23.93 94 3 23.74 94.4 4 23.95 94.5 5 23.26 94.5 6 23.17 94.4 7 23.98 94 8 23.59 95.1 9 23.6

10 94.5 10 23.511 94.4 11 23.712 94.3 12 23.913 94.7 13 23.814 94.5 14 23.615 94.5 15 23.8

Curva de calibración

Para llenar los datos de la tabla número dos con respecto a los µg/mL de Fe3+¿¿ se determino que:

En un sol 1M habían 55.8 g de Fe3+¿¿

Por tanto si la solución empleada era de una concentración de 0.00025 M

( 55.8g1M ) (0.00025M )=0.01395 g

A su vez esos 0.01395 g al ser molares se encuentran en un volumen de 1000 mL y se tomaron en la alícuota 0.05 ml, de manera que:

( 0.01395 g1000mL ) (0.05mL )=6.975 x10−7g

Donde finalmente esta cantidad se encontraba disuelta en un volumen final de 10 mL por tanto se dividió entre diez y para obtener la concentración que se pedia en µg/mL se multiplicó por los factores de conversión de g a µg.

(6.975 x 10−7 gmL )

10=6.975 x10−8 g

mL

(6.975 x 10−8 gmL )( 1000mg1g )( 1000µ g1mg )=0.06975 µ gFemL

→0.07µg FemL

Tabla No. 2. Curva de calibración de Fe3+¿¿ por el método de NH₄SCN

Tubo No. Fe3+¿(µgmL )¿ Absorbancia

Abs. Ajustada por regresión

lineal.1 0 0 0.0132 0.07 0.014 0.0233 0.175 0.035 0.0384 0.348 0.058 0.06275 0.697 0.104 0.11266 1.046 0.179 0.16257 2.441 0.378 0.3628 3.836 0.604 0.56159 5.231 0.703 0.761

10 6.626 0.952 0.960511 8.021 1.200 1.1612 9.416 1.376 1.359413 10.811 1.520 1.5589

Ahora bien a partir de los datos de la absorbancia obtenida experimentalmente, se construyó una curva de calibración para la obtención de la forma de recta que describiera este comportamiento.

0 2 4 6 8 10 120

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6f(x) = 0.142737567984709 x + 0.0130085509939173R² = 0.997432918921157

Concentración Fe ³⁺ (µg/mL)

Abs

orba

ncia

Gráfica No. 1. Curva de calibración de la concentración de ión férrico.

La forma de la ecuación gráficamente significa:

Absorbancia=0.013+0.143(Conc .)

En base a el comportamiento descrito por la ecuación anterior, se procedió a la obtención de la absorbancia ajustada por regresión lineal (tabla no. 2.) empleando las concentraciones que debiesen haber sido las adicionadas de manera que:

Ejemplo en tubo No. 4

Absorbancia=0.013+0.143(Conc .)

Absorbancia=0.013+0.143 (0.348 )=0.0627

Empleando las 2 absorbancias obtenidas se prosiguió a calcular la absorbancia que produce la concentración minima detectable mediante el uso de la ecuación

Y=YB+3SB

Donde YB=a de nuestra ecuación de la grafica obtenida anteriormente y SB la desviación de laresta de los blancos obtenidos.

Tabla No. 4 Valores para obtención de absorbancia que produce la concentración mínima detectable

Tubo No.Abs.

Práctica(P)

Abs. Ajustada

(A)P-A (P-A)^2

1 0 0.013 -0.013 0.0001692 0.014 0.023 -0.009 0.000081

3 0.035 0.038 -0.003 9E-064 0.058 0.0627 -0.0047 0.000022095 0.104 0.1126 -0.0086 7.396E-056 0.179 0.1625 0.0165 0.000272257 0.378 0.362 0.016 0.0002568 0.604 0.5615 0.0425 0.001806259 0.703 0.761 -0.058 0.003364

10 0.952 0.9605 -0.0085 7.225E-0511 1.2 1.16 0.04 0.001612 1.376 1.3594 0.0166 0.0002755613 1.52 1.5589 -0.0389 0.00151321

Σ= 0.00951457Para calcular la desviación estándar se tiene que

S=√ Σ (P−A )2

n−1

Entonces

S=√ Σ (P−A )2

n−1

S=√ 0.0095145713−1=0.02815

Ahora como ya se conoce la desviación estándar se procede a calcular la absorbancia que produce la concentración minima detectable

Y=YB+3S B

Y= (0.013 )+3 (0.02815 )=0.9745

Empleando esta absorbancia mínima se calcula la concentración mínima con ayuda de la forma de la ecuación que arrojó nuestra curva de calibración.

Absorbancia=0.013+0.143(Conc .)

0.9745=0.013+0.143 (Conc )

0.9745−0.0130.143

=(Conc .minimadetectable )=6.72 µ g FemL

Ahora para calcular el LDD se tiene que

LDD=3Sb

LDD=3(0.02815)0.143

=0.5905 µ gFemL

Método de Ringbom para determinar el %Ep

El %T y la absortanciaen la tabala No. 3. Se realizo de la siguiente manera:

La Absorbancia pueda estar exprresada por la siguente fórmula

A=2−log (%T )

Por tanto se despejó el %T

A=2−log (%T )

2−A=log (%T )

102−A=%T

Ejemplo de cálculo para %T para el tubo No. 5

102−A=%T

102−0.1126=%T=77.16%

Finalmente la Absortancia se obtiene de la resta de

Absortancia=100−%T

Ejemplo para cálculo de Absortancia para el Tubo No. 9

Absortancia=100−%T

Absortancia=100−17.34=82.66

Usando los datos de la tabla anterior

Tabla No. 3. Datos para aplicar el método de Ringbom en la determinación de Fe3+¿¿ por el método del SCN⁻

Tubo No. Fe3+¿(µgmL )¿ Log [Fe3+¿¿]

Abs. 480 nm

ajustada%T

Absortancia

1 0 -8 0.013 97.05 2.952 0.07 -1.1549 0.023 94.84 5.163 0.175 -0.7570 0.038 91.62 8.384 0.348 -0.4584 0.0627 86.56 13.445 0.697 -0.1568 0.1126 77.16 22.846 1.046 0.0195 0.1625 68.79 31.217 2.441 0.3876 0.362 43.45 56.558 3.836 0.5839 0.5615 27.45 72.559 5.231 0.7186 0.761 17.34 82.66

10 6.626 0.8213 0.9605 10.95 89.0511 8.021 0.9042 1.16 6.92 93.0812 9.416 0.9739 1.3594 4.37 95.6313 10.811 1.0339 1.5589 2.76 97.24

Con ayuda de los datos de la Tabla No. 3. Se procedió a graficar lo siguiente:

-1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.500

20

40

60

80

100

120

Log[Fe]

Abso

rtan

cia

Grafica No. 2 Grafica de Ringbom para la determinación de el % Ep.

En la gráfica anterior se observa una línea de tendencia la cual describe el intervalo de experimento donde hay un comportamiento lineal. Para conocer la pendiente de dicha tendencia se aplico la fórmula de la pendiente(m) que dice que:

m=( y2− y1)(x2− x1)

Y se usaron los datos donde se observo este comportamiento lineal (tubos 7 y 8)

m=(72.55−56.55)

(0.5839−0.3876)=81.5

Con todos los datos previamente calculados se calculó el %Ep

El cual estaba dado por la ecuación de:

%Ep=2.303m

x100

Y tendríamos que el %Ep obtenido fue de:

%Ep=2.30381.5

x100=2.82%

Efecto de tiempo en la estabilidad del color

Tabla No. 4 Estabilidad del color respecto al tiempo

Tiempo (min)

Abs. 480 nm.

0 0.53230 0.46760 0.44290 0.422

120 0.395

0 20 40 60 80 100 120 1400.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

Tiempo (min)

Abso

rban

cia

Grafica No. 3. Estabilidad del color respecto al tiempo

Efecto de la concentración del cromógeno

Para los cálculos de la concentración se realizo un procedimiento parecido al de la tabla No.3.

Tabla No. 5. Efecto de la concentración de SCN⁻ en la determinación de Fe³⁺

Tubo No. SCN⁻ (µg/mL)

Fe³⁺ (µg/mL)

SCN⁻/Fe³⁺Abs 480

nm.1 Blanco2 87 4.185 20.7885305 0.1563 232 4.185 55.4360812 0.2344 870 4.185 207.885305 0.3625 2900 4.185 692.951016 0.5286 5800 4.185 1385.90203 0.6137 8700 4.185 2078.85305 0.668 11600 4.185 2771.80406 0.7039 14500 4.185 3464.75508 0.724

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

[SCN⁻]/[Fe³⁺]

Abso

rban

cia

Gráfica No. 4. Efecto de Concentración de SCN⁻

Efecto del pH en el desarrollo de color de la reacciom entre el Fe³⁺ y el SCN⁻

Tabla No. 6. Efecto de pH

Tubo No. pHAbs 480 nm.

1 Blanco2 1 0.8183 1 0.8934 2 0.8935 7 0.0226 8 0.021

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

pH

Abso

rban

cia

Grafica No. 5. Efecto de pH sobre la absorbancia

Efecto de algunos aniones sobre la absorbancia absoluta

Tabla No. 7. Efecto de algunos aniones en la reacción Fe³⁺-SCN⁻

λ 480 nmAnión Abs. Inicial Abs FinalFluoruro 0.865 0.423Oxalato 0.872 0.175Tartrato 0.853 0.838Fosfato 0.855 0.801

Fluoruro Oxalato Tartrato Fosfato0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Abs. InicialAbs Final

Grafica No. 6. Comparativa de absorbancias obtenidas antes y después de adicionar los aniones.

Parámetros Óptimos para el método del sulfocionuro de amonio para determinar fierro férrico

Tabla No. 8. Condiciones otimas para la dterminación de Fe³⁺ con NH₄SCN⁻

Parámetro Valor ÓptimopHTiempoConcentración de SCN⁻Limites de concentración con %Ep mínimoAniones que interfieren Limite de deteccion del método

Discusion

En cuento a los primeros resultados de la elección de tubos comunes para su uso como celdas es importante tomar en cuenta que las celdas o cubetas idealmente estas debiesen ser completamente transparentes a todas las longitudes de onda debido a que la absorbancia de la muestra esta cirteamnete influenciada por el de el paso óptico a travez de la superficie de la celda , en otras palabras, la radiación incidida no debiese ser alterada por la superficie de el materia el cual este siendo atravesado, en su defecto como todo esta alejado de la idealidad, al buscar superficies ópticas equivalentes se espera que si existiese difracción producida en los tubos seleccionado,s esta sea la misma en todos, por eso se buscaron los mismo tipos de tubos con las mismas dimensiones (mismos diámetros). En los tubos seleccionados se encontró que no existió una variación importante en la transmitacia que presentaba cada tubo seleccionado, los valores encontrados de absorbancia para cada tubo se encontraban alrededor del 94 %T por tanto al existir esat poca variación se acepto que los tubos seleccionados poseían superficies ópticas

equivalente y además de eso las mismas dimensiones o muy parecidas dimensiones de diámetro interno.

En la curva de calibración se desarrollo el procedimiento para determinar que tan sensible era el método y se obtuvo que la cantidad mínima detectada es de 0.59 microgramos de Fe por mililitro, no obstante, que el instrumento detecte esta cantidad de analito significa que pueda ser cuantificada con veracidad en el resultado.Para poder saber la concentracion mas baja del analito que puede determinarse con presicion y exactitud aceptables se realizaron los métodos matematicos y se obtuvo que esta cantidad minima corresponde a 6.72 microgramos, Este resultado se encuntra localizado en lso puntos inermedis de la curva de calibración de manera que se acepta que se esta siguiendo le ley de Beer en esta reacción pues en los puntos intermedios tendre menor error.

DE acuerdo a los resultados obtenidos parael %Ep se obtuvo que fue de 2.82% el cual un porcentaje aceptado pues lo máximo axeptado es el 5%, pero este porcentaje quiere decir que

En el efecto de el tiempo en la estabilidad de color se realizaron medidas de absorbancia cada 30 minutos, entonctres cada lectura que existió una tendencia a la disminución de la absorbancia regstrada, ta comportamiento nos indica que no hay una buena establidad de el color por la reacción formad, este comportamiento puede atrubirse a la reversibilidad de la reacción por una inestabiliadd completa en la molecula. Por tanto se determino que seria predferible leer la coloración durante los primeros minutos debido a que fue donde se obtuvo una mayor absorbancia.

En lso resultaods obtenidos por la variación de la concentracion primeramente se observo un comportamiento lineal que después la pendiente de dicho comportamiento se fue reduciendo, el por que de esto se explica en que la ley de Beer es ideal para poder describir la absrocion de soluciones las cules no tengan un alto contenido de uestra, debido a que la absrocion que presentan estos analitos se ven afectadas por la distrubucion de las moleculas de manera que si hay muchas molecuas interactuando, la interaccion interferiría en la capacidad de absrobcionde cada molecula disminuyéndola y esto a su vez se refleja en una desviación a la ley de Beer.Cabe mencionar que este efecto no solo se refere a grandes concentraciones de el analito si no también incluye que existan altas concentraciones de alguna otra especie.

Con respecto el efecto de pH observado en el experimento se

https://books.google.com.mx/books?id=yVYn7_MoaAIC&printsec=frontcover&dq=superficies+opticas+equivalentes+espectrofotometro&hl=es&sa=X&ved=0CC0Q6AEwAGoVChMIha75p-7XyAIVREomCh04bwpx#v=onepage&q&f=false

https://books.google.com.mx/books?id=rQ8VC8_pMyQC&pg=PA250&dq=superficies+opticas+equivalentes&hl=es&sa=X&ved=0CCMQ6AEwAGoVChMIp_a_8vDXyAIVy-AmCh1Akgw7#v=onepage&q=superficies%20opticas%20equivalentes&f=false

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2001184/lecciones/Cap10/01_01_01.htm

http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Documento_de_Apoyo:_Precision_en_espectrofotometria_2598.pdf

http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_0979_Q.pdf

http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/23867/1/articulo2.pdf

http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/2080/1/628162S211.pdf

http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/scan/030351/030351-04.pdf