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PRCTICA 5

DETERMINACIN CUANTITATIVA DE LOS COMPONENTES DE UNAMEZCLA BINARIA POR ESPECTROSCOPA DE ABSORCIN MOLECULAR

1.- FUNDAMENTO TERICOEn la prctica 2 se estudi la aplicacin de la espectrofotometra al anlisis qumico de un solo

compuesto en una muestra. En este caso, la misma tcnica ser aplicada al anlisis de dos compuestosen una misma muestra de manera simultnea.

La absorcin de radiacin electromagntica es una propiedad aditiva, esto es, en el caso deencontrarse dos o ms compuestos absorbentes en una misma muestra, la absorbancia de dichamuestra para cada longitud de onda ser la suma de las absorbancias individuales de los diversoscomponentes para dicha longitud de onda:

Amuestra= A1 + A2 + ...... + An = 1bc1 + 2bc2 + ..... + nbcn

Esto supone un problema cuando los espectros de absorbancia de los diversos componentesestn muy cercanos entre s, pues se produce el solapamiento entre ellos (interferencias espectrales),y el resultado obtenido al realizar el espectro de absorbancia de la muestra es un solo espectro comoresultado de la suma de todos los espectros individuales. En este caso, no conocemos a priori laaportacin de cada componente individual a la absorbancia total de la muestra (la que medimos conel espectrofotmetro), y por tanto no es posible cuantificar la concentracin de cada uno de ellossiguiendo el mismo proceso de calibracin utilizado cuando slo tenemos un compuesto (descrito enla prctica 2).

Para el caso de una mezcla de dos componentes, P y Q, cuyas mximas absorbancias seobtienen a dos longitudes de onda muy prximas entre si, 1 y 2, la absorbancia de la muestra medidaa las longitudes de onda caractersticas de los dos compuestos ser:

Para 1: A1(muestra) = A1(P)+ A1(Q) = 1(P) b cP + 1(Q) b cQ [1]

Boris valoshttp://www2.uca.es/grup-invest/corrosion/integrado/P5.pdf

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Para 2: A2(muestra) = A2(P)+ A2(Q) = 2(P) b cP + 2(Q) b cQ [2]

Por tanto, para conocer las concentraciones de los compuestos P y Q en la muestra, cp y cQ,necesitamos en este caso conocer el valor de cuatro constantes de absortividad molar: 1(P), 1(Q),2(P) y 2(Q). (Recordar que la absortividad molar depende del compuesto analizado y de la longitudde onda). El proceso que nos permite calcular los valores de estas cuatro constantes, llamadocalibracin, ser el siguiente:

Si preparamos disoluciones individuales de los dos compuestos, y con concentracin conocida,cP y cQ, al medir su absorbancia para las dos longitudes de onda obtendremos:

Para el compuesto P: A1(P) = 1(P) b cP

A2(P) = 2(P) b cP

Para el compuesto Q: A1(Q) = 1(Q) b cQ

A2(Q) = 2(Q) b cQ

Ahora, en cada una de las ecuaciones, todos los trminos son conocidos excepto las constantesde absortividad molar, por lo que podemos despejarlas y calcular el valor de las cuatro constantes deproporcionalidad.

Una vez conocidos los valores de estas constantes, ya podemos sustituirlas en las ecuaciones[1] y [2], quedndonos un sistema de dos ecuaciones con dos incgnitas, de cuya resolucinobtendremos los valores de concentracin de los dos analitos, P y Q, en nuestra muestra.

2.- OBJETIVO DE LA PRCTICA.Determinacin simultnea de la concentracin de Co3+ y Cr3+ en una muestra problema medianteespectroscopa de absorcin molecular UV-VIS.

3.- MATERIAL Y REACTIVOS.3.1.- MATERIAL.

ProcedimientoParte I

Como primer paso, y para conocer las longitudes de onda a las que debemos trabajar,

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llevaremos a cabo la realizacin de los espectros de absorcin de las especies qumicas a analizar, tantoaisladas como de su mezcla.

1. Realizacin del espectro de absorcin de una muestra de Co(NO3)2.Utilizando el procedimiento ya conocido, realizar dicho espectro y elegir la longitud de onda

para la cual la absorbancia es mxima. Anota dicha longitud de onda:

1 =(Co)= nm

2. Realizacin del espectro de absorcin de una muestra de Cr(NO3)3.Igual que en el caso anterior, realizar dicho espectro y elegir la longitud de onda para la cual

la absorbancia es mxima. Anota dicha longitud de onda:

2 =(Cr)= nm

3. Realizacin del espectro de absorbancia para una mezcla de ambos compuestos.Prepara una muestra con volmenes aproximadamente iguales de ambos compuestos y realiza

su espectro. Anota el efecto observado.

Parte IITodava no podemos llevar a cabo el anlisis de la muestra real, puesto que desconocemos los

valores de absortividad molar necesarios para ello. Por tanto, los calcularemos experimentalmente.

1. Medicin de las absorbancias de una muestra patrn de Co(NO3)2, con una [Co2+]=0,01M, paralas dos longitudes de onda antes calculadas:

= Co

A 1

= Co

A 2

2. Medicin de las absorbancias de una muestra patrn de Cr(NO3)3, con una [Cr3+]=0,04M, para lasdos longitudes de onda antes calculadas:

= Cr

A 1

= Cr

A 2

3. Basndonos en la Ley de Beer (A=bc), y sabiendo por un ladoque el camino ptico, b, es de 1 cm,y por otro que las absorbancias son aditivas, calcula los valores de absortividad molar a las longitudesde onda analticas, 1 y 2, de Co(NO3)2 y Cr(NO3)3, respectivamente:

cm molL =

Co1

cm molL =

Co2

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cm molL =

Cr1

cm molL =

Cr2

4. Medicin de la absorbancia de la muestra a las dos longitudes de onda analticas:

= A 1

= A 25. Clculo de las concentraciones de Co2+ y de Cr3+ en la muestra problema, basndonos de nuevoen la aditividad de las absorbancias y en la ley de Beeer, es decir:

]Cr[_ b_ Cr

+] Co[_ b_ Co

= A +31+211

]Cr[_ b_ Cr

+] Co[_ b_ Co

= A +32+222

M=] Co[ +2

M=] Cr[ +3