Revista Cubana de Química

ISSN: 0258-5995

revcubanaquimica@cnt.uo.edu.cu

Universidad de Oriente

Cuba

Gaytán Placeres, E.; Hernández Martínez, B.; Rodríguez Negrín, Z.; Milián Rodríguez, D.

DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA DE BROMO CON ROJO DE METILO

Revista Cubana de Química, vol. XVII, núm. 1, 2005, pp. 54-60

Universidad de Oriente

Santiago de Cuba, Cuba

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DETERMINACIÓN ESPECTRO TOMÉTRICA E BROMO CON ROJO DE METILO * E. Gaytán ceres, B. Her ez Martínez, Z. R uez Negrín, D. odríguez.

*Centro de Bioactivos micos. Depar nto de Licenciatu n Química. Facul uímica y Farmacia, Universidad Central “: M a Abreu de Las Villas” . Cuba. Ca ra a Camajuaní K a Clara, Villa Clara,

FO DPla nánd odríg Milián RQuíart

tame ra errete

tad de Qm 5, Sant

Cuba. Tel. 281473. e-mail: egaytan@uclv.edu.cu Introducción En el Laboratorio de Producción de Bioactivos Químicos se emplean y producen diversas sustancias tóxicas, como se manifiesta en las reacciones principales que ocurren durante la síntesis de 2-bromo-

2-br 1-35-( omo-2-nitrovinil)-furano (G-1), obtenido a partir del furfural .

OBr

Br

NO 2

Br

O C

O

H

+ NO 2 CH 3Isobutilam ina

iNO 2

O + H2O

O NO 2

+ 2Br2 + HBr

Br

NO 2Br O

Br

NO 2Br O

Br

+ HPiridina

Br

n de las sustancias altamente tóxica y peligrosa . Teniendo en cuenta lo anterior el objetivo general del trabajo consiste en: Desarrollar las herramientas analíticas que permitan determinar bajas concentraciones de bromo en sustratos del proceso de producción de G-1 y su entorno La técnica considerada se basa en la decoloración del rojo de metilo por su reacción de bromación.

3 3 3 7 idón, disulfuro de carbono; todos de calidad puros para análisis. Las condiciones de traba aran fueron: • Longitud de onda a la cual se realiza la m la absorba ccionada mediante el registro del espectro del etilo en la reg del espectro cida ( pH = 2.5, ajustado con el buffer de Britton Robinson).

l pH de trabajo y la cantidad de bromo a emplear mediante un diseño de experimento factorial

El control analítico en los residuales, generados en este proceso resulta muy importante para garantizar que el contenido de los contaminantes presentes esté por debajo de los límites de vertimiento establecidos 4. Particularmente el bromo se emplea como materia prima en exceso en dicha síntesis y es u 5

Métodos experimentales: Los reactivos principales empleados en el trabajo son los siguientes: bromo, rojo de metilo, buffer de pH 2,5 (H BO , H PO , alm4, HAc, NaOH), tiosulfato de sodio, KI, K2Cr2O

jo determinedida de ncia, sele

rojo de m ión VIS en la zona á

Etotal 22, cuyas variables y niveles se muestran en la tabla 1.

Vol. XVII, No 1, 2005 54

Tabla 1: Factores y niveles del d 2 para la selección del pH Var

iseño 2iables /Niveles V( Bromo), mL pH

NS 3 3,2 NI 0 2,5

• El tiempo de medida, med tudio de la influencia variable en el progreso de la reacción.

demás se realizó un estudio cinético, empleando el método del tiempo fijado y se seleccionó o factorial total 22,

Tabla 2: Variables del estudio cinético de la reacción de bromación del rojo de metilo.

iante el es de esta

Atiosulfato de sodio para detener la reacción. En dicho estudio se aplicó un diseñcuyos datos se presentan en la tabla 2.

Variables / niveles

X1 V(tiosulfato ), mL

X2 Tiempo (t), min

NS 3 30 NI 1 20

Las medidas de ab ediato y después de haber transcurrido una hoTambién fue evaluado el efect ro pir en las matrices de aplicación en la absorbancia, aplicando un diseño de exp otal 23, al que corresponden las variables y niveles que se muestran en la tabla

Tabla 3: Variables y niveles del estudio de interferencias Variable/Niveles

Bromuro de otasio, 5%), mL

V(CS2) , (saturada)

500 mL

sorbancia fueron realizadas en dos momentos diferentes (t’), de inmra.

muro de potasio, CSo de b 2 y idina, presentesimento factorialer t

3.

s V(p

V(piridina, 1ppm),

NS 0 3 4 NI 1 1 2

Las mediciones se realizaron en un equipo PHARMACIA Ultrospec ILas muestras de aire mediante recolección con muestreadores gaseosos conteniendo disolución tampón. Discusión de l

eterminación d

la for

II. se tomaron

os resultados: e las condiciones de trabajo D

• Selección de la longitud de onda El espectro de absorción del rojo de metilo en la región UV-VIS registrado a pH ácido se muestra en la figura 1.

Figura 1: Espectro de ma ácida del rojo de metilo

Vol. XVII, No 1, 2005 55

0,2

0,25A

0,15 pH=2.5

0300 350

0,05

0,1

400 450 500 550 600 650λ, nm

La longitud de ond ra realizar las medidas de absorbancia es de 540 nm,

luencia de la concentración bromo y el pH del medio.

luencia de la concentración de bromo y el pH del medio se ofrecen en la tabla 4:

Experimento pH L Absorbancia

a seleccionada pacorrespondiente a la zona de máxima absorción. • InfLos valores de absorbancia obtenidos en las corridas experimentales correspondientes al estudio de la inf

Tabla 4: Resultados de las corridas experimentales del diseño 22

Volumen (Br2), m1 2.169 -1 -1 2 +1 -1 2.120 3 -1 +1 0.088 4 +1 +1 0.135

El tra de los mismos pone de m romo influye significativamente en la La ecuación de regresión correspondie

• Influencia del tiempo en el progreso de la reacciónLa figura 2 corresponde a los resultados de la variación de la absorbancia en func reacción. En la misma se puede observar

tamiento estadísticoabsorbancia a diferen

anifiesto que el btudiada. cia del pH, en la zona es

nte se muestra a continuación:

ión del tiempo deque a los 45 min se estabiliza la absorbancia, por lo que se decidió ampliar el estudio cinético de la reacción a fin de disminuir el tiempo de medida.

0,69

0,7

0

0,73

Abs

0,72

,71

0 20 40 60 80t,min

Figura 2: Variación de la absorbancia en función del tiempo La tabla 5 muestra los resultados de absorbancia medidos en dos momentos diferentes

Abs = 1.128 - 1.0165*Bromo - 0.0005*pH

Vol. XVII, No 1, 2005 56

Tabla 5: Resultados del diseño 22 aplicado para el estudio cinético X1 X2 A( t’ = 0) A (t’= 1 h) ∆( t’= 0) ∆(t’ = 1 h) -1 -1 1.488 1.484 0.652 0.656 1 -1 1.410 1.389 0.730 0.751 -1 1 1.544 1.526 0.592 0.614 1 1 1.606 1.567 0.534 0.573

X1= V(Tiosulfato), mL X2 = Tiempo de contacto entre el bromo y el rojo de metilo(t), h ; Loas condiciones seleccionadas para efectuar la adición de tiosulfato corresponden a la corrida 2, donde se obtienen los menores valores de absorbancia con el máximo de bromo. Por otra parte en la tabla 5 se observa que los valores de absorbancia prácticamente no varían en los dos momentos en que se realiza la medida, lo que demuestra que la reacción de bromación se ha detenido. La similitud en las ecuaciones de regresión correspondientes a estas condiciones corrobora

En corresponden manifiesto que ninguna de las dos variables influye significativamente en la absorbancia, tabla 6.

Tabla 6: Resultados del análisis de varianza

Valores de p

el análisis anterior:

cia con los resultados anteriores el análisis de varianza pone de

∆A(al cabo de 1h) = 0.6485 + 0.0135*Tiempo - 0.055* Na2S2O3

∆A (t’= 0) = 0.628 + 0.004*tiempo - 0.063*Na2S2O3

Variables ( t= 0) (t= 1 h)

Tiempo 0.9376 0.767 Tiosulfato 0.3228 0.3228

El análisis de los datos obtenidos en el estudio de interferencia muestra que ninguna de las variables estudiadas influye significativamente, tabla 7.

Tabla 7: Resultados del análisis de varianza

Variable Valor-P

X1(Bromuro de potasio) 0.9540 X2(CS2) 0.8931

X3(piridina) 0.7175 La ecuación de regresión correspondiente a la curva de calibrado corresponde a:

Los parámetros que demuestran la linealidad, precisión y exactitud de la técnica referida se

∆A = -0.000789685 + 3032.87 CBr2

presentan en la tabla 8.

Vol. XVII, No 1, 2005 57

Tabla 8: Resultados estadísticos de de la función DA vs. C(Br2) Parámetros estadísticos

Repetibilidad ( n= 5) C(Br2)teórica 9.10-5 mol.L-1

2CBr 9.297.10-5 mol.L-1 S 1,2 10-6

C.V., R 1.27%, 103.3% I.C ±1.4.10-6

Reproducibilidad ( n = 10) 2CBr 9.383.10-5, mol.L-1

S 2.10-6 C.V 2.3 %

Recobrado 104.25% IC ± 1.53.10-6

Linealidad n = 10: r= 999, CVb=2, 32% , CVf= 4, 94%; pendiente= 3032.87

El resultado correspondiente a la comparación del método espectrofotométrico de desarrollado en el trabajo con el yodométrico, que fue tomado como referencia demostró que ambos son equivalentes ya que hay diferencia significativa entre las medias, tabla 9.

Tabla 9: Resumen estadístico correspondiente a la comparación de métodos. Método analítico

Espectrofotométrico, n= 8 Yodimétrico, n= 6 Parámetros estadísticos

2CBr = 0.674 E-3 Máximo = 0.683 E-3 2CBr = 0.671 E-3 Máximo = 0.684 E-3

S2 = 2.68 E-11 Ra ngo = 0.15 E-3 S2 = 6.01 E-11 Ra ngo = 0.19 E-3 S = 0.518 E-5 Skewness = 0.386 S = 0.775 E-5 Skewness = 0.857 Mínimo = 0.668 E-3 Curtosis = -0448 Mínimo = 0.665 E-3 Curtosis = -03

La aplicación de la técnica espectrofotométrica desarrollada en el trabajo a la determinación de bromo en las soluciones acuosas, donde se absorbe la corriente gaseosa emanada de la síntesis de G-1 se reporta en la tabla 10.

Tabla 10: Contenido de bromo en la solución acuosa de las trampas de absorción C(Br2).10-4, mol.L-1 Parámetros estadísticos

Síntesis No. 1 Síntesis No. 2 X = 1.574.10-4 mol.L-1

S = 0.45.10--5 C.V.= 2,89%

I.C. = ± 0.15.10-4

X = 1.502.10-4 mol.L-1

S = 6.53.10-6 C.V.= 4.34 % IC =± 0.9.10-5

Vol. XVII, No 1, 2005 58

Lde G-1). El conten

Tabla 11: Contenido de bromo en la atmósfera del almacén de reactivo Parámetros estadísticos

os niveles de bromo determinados son bajos en correspondencia con la escala de trabajo (0.1 mol

ido en la tabla 11.

de bromo correspondiente muestras del almacén de este reactivo se ofrecen

C(Br2).10 , mol.L ( absorbido en CCl4 -1 4)

( 25 de Abril, T= 270C ) ( 25 de Mayo T = 29 0C ) X = 9.73. 10 –5 mol.L-1 S = 2.39.10-6 C.V.= 2.45 %

X =5.225.10-4 mol.L-1 S = 1.09.10-5 C.V.= 2.09%

I.C. = ± 0.327.10-5 IC =±0.15 .10-4

C(Br2).104, mol.L-1( absorbido en H 2O)- 25 Mayo T = 29 0C X = 6.95.10-4 mol.L-1

S = 3.348. 10-5

C.V.= 4.8 % IC = ± 0.273.10-4

La comparación estadística de los resultados del contenido de bromo colectado con diferensolventes evidencia que no existe una total concordan

tes cia en las medias pero no hay razón para

las desviaciones típicas sean iguales. La diferencia en las medias es variación de las condiciones de operación de ambos procedimientos.

r yodometría, mientras que en el segundo por espectrofotometría.

rechazar la hipótesis de que lógica si se tiene en cuenta laLos coeficientes de variación en ambos métodos cumplen con el criterio de validación 6. El índice de impacto calculado para el bromo presente en la atmósfera del almacén recogido en tetracloruro de carbono y agua se muestra en la figura 3. En el primer caso la determinación se realizó po

Figura 3: Índice de impacto del bromo en áreas de almacenaje.

1 .2 0 E + 0 2

+

2 .

Indi

ce d

e im

pact

o

1 .6 0 E 0 2

1 .8 5 E+ 0 20 0 E + 0 2

R o jo d e m e tiloYo d o m e tr ic oP e r m is ib le1 .3 9 E+ 0 2

8 .0 0 E + 0 1

4 .0 0 E + 0 11 .0 0 E+ 0 0

0 .0 0 E + 0 0R o jo d e m e t i lo Y o d o m e t r ic o P e r m is ib le

Como se refleja en la figura los niveles de bromo en el almacén están por encima de los valores

permisibles. Este comportamiento se mantiene para diferentes condiciones de temperatura, figura 4.

Vol. XVII, No 1, 2005 59

Figura4 Impacto del br rentes meses en el almacén. omo en dife

C(Br2), ppm 50

40

20

30

0

10

Abril Mayo Permisible

Conclusiones: 1) Se establecieron las condiciones para la determinación de bromo mediante la reacción con

do se comprobó con el procedimiento yodométrico, como

bles.

como microcida del G-1”, concedida en Cuba No.2246, Japón No.3043003

ria, (1990).

rojo de metilo en solución acuosa en las condiciones correspondientes a: pH=2.5, un tiempo de 20 min y la adición de 3mL de Na2S2O3. 2) Se desarrolló una técnica espectrofotométrica para la cuantificación de bromo, empleando rojo de metilo la que resultó lineal, exacta y precisa en las condiciones de trbajo. 3) El método analítico desarrollareferencia, lo que resultó avalado por el análisis estadístico. 4) El método fue aplicado a la determinación de bromo en las trampas de absorción de gases en síntesis de G-1 y en la atmósfera del almacén de bromo respectivamente. 5) Fue evaluado el impacto ambiental de Br2 durante el proceso de síntesis de G-1 y la atmósfera del almacén, los cuales sobrepasan los valores permisi Bibliografía 1. N. Castañedo, et-al.: “Registro de Queratofural”, No211, C.B.Q., U.C.L.V. , Cuba, (1993). 2. N. Castañedo, et. al.: “Registro de Vitrofural”, No 013, C.B.Q., U.C.L.V. , Cuba, (1999). 3. Obtención y acciones

y No.2875969, Canadá, No.147594, Europa No.95500056.7. 4. L. Meites, “Handbook of Analytical Chemistry”. McGraw-Hill Book Company, Inc. N.Y. 6.35,

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Farmacéuticos de la Indust

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