prácticas de análisis instrumental
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UNIVERSIDAD TECNOLOacuteGICA DE LA MIXTECA
Manual de Praacutecticas de Laboratorio Anaacutelisis Instrumental
Rauacutel Salas Coronado
[Seleccionar fecha]
Este manual cubre los requisitos baacutesicos de un curso experimental de anaacutelisis instrumental y abarca teacutecnicas espectroscoacutepicas de ultravioleta visible infrarrojo y espectrometriacutea de masa
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 2
Determinacioacuten cuantitativa de colorantes en polvos para preparar bebidas
Samuella B Sigman and Dale E Wheeler
A R Smith Department of Chemistry Appalachian State University Boone NC 28608
Jornal of Chemical Education 2004 81 1475-1478
e-mail wheelerdeappstateedu
Introduccioacuten
En la literatura existen numerosos estudios involucrando colorantes FDampC Tiacutepicamente esos
experimentos son cualitativos (1-4) implican una interpretacioacuten matemaacutetica compleja de datos (5-
8) o requiere instrumentacioacuten sofisticada (9-16) Esta praacutectica se enfoca al desarrollo de un simple
meacutetodo espectrofotomeacutetrico para determinar cuantitativamente la cantidad de color (mgporcioacuten)
presente en polvos para bebidas
Muchos de los polvos para bebidas contienen mezcla de dos colorantes En esas muestras una
medida directa de los datos espectrofotomeacutetricos es imposible debido a que se traslapan las curvas
de absorbancia En esta praacutectica se presentan ecuaciones binarias para compensar este problema y
obtener la informacioacuten clave requerida para desarrollar un procedimiento a partir de muestras
estaacutendares reguladas por la FDA (17) Para determinar la absortividad molar de cada muestra de
colorante estaacutendar se utilizoacute la pureza espectrofotomeacutetrica
La praacutectica describe el procedimiento para el desarrollo del experimento Con este trabajo los
estudiantes ganaraacuten experiencia praacutectica en el uso de un espectrofotoacutemetro y la aplicacioacuten de la
Ley de Lambert-Beer (18) Tambieacuten ganaraacuten experiencia en la construccioacuten de graacuteficas
determinacioacuten de la pendiente de una curva y el uso de una curva de calibracioacuten El tiempo de
laboratorio requerido seraacute de tres horas
El objetivo de la praacutectica es determinar los miligramos los miligramos por porcioacuten y el porcentaje
en peso de colorantes en varios sabores de bebidas en polvo de la marca Zuko
Equipo
El equipo necesario para este experimento incluye balanza analiacutetica una centriacutefuga y un
espectrofotoacutemetro de UVVis Otros accesorios incluyen tubos para centriacutefugas y celdas para el
espectrofotoacutemetro matraces volumeacutetricos de 500 mL y 10 mL micropipeta de 0-100 L Para este
trabajo se usaraacute un espectrofotoacutemetro lambda 35 y celdas de poliestireno
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 3
Riesgos
No hay riesgos conocidos asociados con este experimento cuando se usan polvos para bebidas
Evitar la inhalacioacuten de los polvos Si los ojos son expuestos directamente a los polvos lavar con un
chorro abundante de agua durante al menos 15 min Si se expone la piel lavar con agua y jaboacuten
Usar lentes de seguridad
A Procedimiento Experimental
1 Pesar el contenido del paquete de polvo para bebidas Registrar esta masa para el sabor
correspondiente en la Tabla de Datos iquestEl peso obtenido estaacute de acuerdo con el valor
proporcionado en la etiqueta
2 Colocar los polvos de la bebida en una jarra de 2 L Llevar la jarra hasta el volumen
indicado en el sobre con agua
3 Transferir 100 mL de la solucioacuten de le jarra a un pequentildeo vaso de precipitados Colocar en
un tubo para centriacutefuga 10 mL de esta solucioacuten y centrifugar por ocho minutos Decantar la
solucioacuten transluacutecida a una celda espectrofotomeacutetrica limpia
4 Antes de medir la absorbancia de cada colorante calibrar el espectrofotoacutemetro con una
solucioacuten blanco (agua) Aseguacuterese de calibrar el espectrofotoacutemetro con un blanco cada vez
que la longitud de onda cambie
5 Medir la absorbancia a una max de cada colorante en la solucioacuten centrifugada de polvo
para bebida
6 Si la absorbancia es mayor a 100 no registrar el valor en la tabla debido a que se requiere
una dilucioacuten 15 Ver el procedimiento para la dilucioacuten de una solucioacuten vide infra
B Curvas de calibracioacuten
1 Seis celdas Registrar el color en la Tabla de la curva de calibracioacuten
2 Usar la siguiente informacioacuten para preparar los estaacutendares patroacuten En un matraz
volumeacutetrico de 500 mL colocar 025 mmol del colorante correspondiente y llevar al aforo
con agua destilada
3 Posteriormente realizar las diluciones correspondientes para tener concentraciones entre 1 x
10-5
M y 4 x 10-5
M de amarillo 5 entre 05 x 10-5
M y 3 x 10-5
M de Rojo 40 entre 2 x 10-6
M y 1 x 10-5
M para azul 1 Utilice un micropipeta de volumen variable de 0-100 L y
matraces volumeacutetricos de 10 mL para preparar las diluciones de los estaacutendares que se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 4
utilizaraacuten para obtener las lecturas experimentales de absorbancia
4 Se requeriraacute utilizar aproximadamente un volumen de 4 mL para llenar las celdas de
poliestireno que seraacuten usadas para hacer las lecturas en el espectrofotoacutemetro
5 Al menos requiere utilizar cinco diluciones diferentes que esteacuten dentro del intervalo
sentildealado para cada colorante
6 Para calcular la concentracioacuten de colorante en los polvos para bebidas que contienen dos
colorantes Se deberaacuten calcular las absortividades molares a las dos longitudes de onda
maacutexima para cada colorante Por ejemplo para el Zuko sabor Uva se deberaacute calcular la
(M-1
cm-1
) tanto para el rojo 40 como para el azul 1 a las longitudes onda de 503 y 629 nm
(M-1
cm-1
)
(nm) Rojo 40 Azul 1
503
629
C Procedimiento para la dilucioacuten de una solucioacuten
1 Usar este procedimiento solamente si el valor de la absorbancia original es mayor a 100
2 Obtener 100 mL de la solucioacuten usando una probeta graduada y transferirla a un vaso de
precipitados de 1000 mL Diluir la solucioacuten a 50 mL antildeadiendo 400 mL de agua
3 Centrifugar una pequentildea muestra de la solucioacuten diluida por 8 minutos Decantar la solucioacuten
a una celda espectrofotomeacutetrica limpia
4 Medir la absorbancia de la solucioacuten diluida y registrar el valor en la Tabla de Dilucioacuten en
la columna etiquetada como Absorbancia Diluida
5 La absorbancia diluida debe multiplicarse por el factor de dilucioacuten (5) para dar la
absorbancia de la solucioacuten original Registrar el valor de la absorbancia original en la
Tabla de Datos y en la Tabla de Caacutelculos A como la ldquoabsorbancia experimentalrdquo
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Tabla de Dilucioacuten
Sabor del Zukoreg Absorbancia Diluida
A503
Factor de Dilucioacuten 15 Absorbancia Original
Limoacuten
Fresa
Uva
Tabla de Datos
max Amarillo FDampC No 5 = 427 nm
max Rojo FDampC No 40 = 503 nm
max Azul FDampC No 1 = 629 nm
Sabor de Zukoreg
Masa de
muestra (g)
Absorbancia Experimental
A427 A503 A629
Saborizantes con
un colorante
Limoacuten
Fresa
Uva
Saborizantes con
dos colorantes
Tamarindo
Jamaica
A427 = Absorbancia a 427 nm A503 = Absorbancia a 503 nm A629 = Absorbancia a 629 nm
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Tabla de Caacutelculos A
Sabor del Zukoreg Colorante
Absorbancia
Experimental
Ecuaciones mg
Limoacuten Amarillo 5 A427
Fresa Rojo 40 A503
Uva Rojo 40 A503
Tamarindo
Amarillo 5 A427
Rojo 40 A503
Jamaica
Rojo 40 A503
Azul 1 A629
D Caacutelculos-Tabla de Resultados
1 Miligramos de colorante por sobre de Zuko Analizado Usar las ecuaciones generadas y
debidamente presentadas en la Tabla de Caacutelculos para determinar la masa total en
miligramos de cada uno de los colorantes en la muestra evaluada Registrar los valores en
la Tabla de Resultados
Cuando los espectros de los componentes de una mezcla estaacuten bien resueltos coacutemo la
mezcla de colorantes en polvos para bebidas para las longitudes ‟ y ‟‟ se pueden
resolver dos ecuaciones simultaacuteneas para hallar las concentraciones de los analitos en la
muestra La absorbancia de la mezcla a cualquier longitud de onda es la suma de las
absorbencias de cada componente en esa longitud de onda Para las longitudes de onda ‟ y
‟‟
YbXbA yx
YbXbA yx
2 Miligramos de colorante por porcioacuten Usar los miligramos de colorante calculado en el
paso 1 para determinar el por ciento en peso Debido a que el sobre de Zuko contiene diez
porciones dividir los mgsobre del paso 1 entre diez
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 7
3 Por ciento en peso de colorante en la muestra Usar los mg de colorante calculados en el
paso 1 para determinar el en peso de colorante en la muestra
original muestra de gramos
100
mg 1000
g 100
Colorante of mg peso
Tabla de Resultados
Sabor del Zuko
reg
Masa de la
muestra (g)
Colorante
mg
mgporcioacuten
de masa
Limoacuten
Amarillo 5
Fresa
Rojo 40
Uva
Rojo 40
Tamarindo
Amarillo 5
Rojo 40
Jamaica
Rojo 40
Azul 1
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 8
Datos generales de los colorantes que seraacuten cuantificados en esta praacutectica
N
CH3
N+
CH3
S
O
O
-O
SO
O
OS
O
O
O
S
OH
NN
S
OMe
OO
O
OO
-O
NN
S
N
N
OH
S
O
O
O
O
-O
O
O
O
Azul 1
max= 629 nm
P mol = 79284 gmol
Rojo 40
max= 503 nm
P mol = 49643 gmol
Amarillo 5
max= 427 nm
P mol = 53437 gmol
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 9
Referencias
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2 Dixon E A Renyk G J Chem Educ 1982 59 67ndash69
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Hernandez J Anal Chim Acta 1996 330 19ndash29
7 Lopez-de-Alba P L Wrobel K Lopez-Martinez L Wrobel-Kaczmarczyk K Wrobel-
Zasada K Amador-Hernandez J Anal Letters 1996 29 487ndash503
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9 Graichen C J Assoc Off Anal Chem 1975 58 278ndash282
10 Bidlingmeyer B A Warren F V Jr J Chem Educ 1984 61 716ndash720
11 Takahashi M Y Yabiku H Y Marsiglia D A P Rev Inst Adolfo Lutz 1988 48 7ndash15
12 Chen Q Mou S Hou X Riviello J M Ni Z J Chromatography A 1998 827 73ndash81
13 Kuo K L Huang H Y Hsieh Y Z Chromatographia 1998 47 249ndash256
14 Emry R Curtright R D Wright J Markwell J J ChemEduc 2000 77 1323ndash1324
15 Perez-Urquiza M Beltran J L J Chromatography A 2000 898 271ndash275
16 Perez-Urquiza M Beltran J L J Chromatography A 2000 917 331ndash336
17 Standard samples of known purity of FDampC Yellow No 5 FDampC Red No 40 and FDampC
Blue No 1 were obtained from the Food and Drug Administration Department of Health and
Human Services - Public Health Service Washington DC httpwwwfdagov (accessed March
2009)
18 Harris D C Quantitative Analysis 5th
ed Freeman New York 1999 Chapter 19
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 10
Medicioacuten de hierro en la yema de huevo Un experimento de anaacutelisis instrumental usando
principios bioquiacutemicos
Kevin M Maloney Emmanuel M Quiazon and Ramee Indralingam
Department of Chemistry Stetson University DeLand FL 32723
(Journal of Chemical Education 2008 85 399-400)
E-mail rindralistetsonedu
Introduccioacuten
En el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en huevos la caacutescara la yema yo la
albuacutemina se incineran o digieren en medio aacutecido para destruir la materia orgaacutenica y los residuos
minerales se disuelven en aacutecido para posteriormente analizarlos por espectrometriacutea de emisioacuten
atoacutemica de plasma acoplado inductivamente o espectrometriacutea de absorcioacuten atoacutemica de flama1 La
presente praacutectica consiste en un experimento para determinar el contenido de hierro en la yema de
huevo utilizando una extraccioacuten quiacutemica de hierro y espectrofotometriacutea de luz visible del complejo
de hierro de 110-fenantrolina para la cuantificacioacuten Estudios espectrofotomeacutetricos de los
complejos de Fe(II)-110-fenantrolina se han utilizado en experimentos tales como la
determinacioacuten de hierro en aguas residuales2 y el meacutetodo de la pendiente-relacioacuten para la
determinacioacuten de la foacutermula del complejo3 En este estudio se usa soacutelo la yema de huevo ya que
contiene casi todo el hierro que hay en un huevo y la extraccioacuten es maacutes eficiente que con el huevo
entero El experimento es adecuado para cursos de anaacutelisis instrumental y sirve para demostrar los
principios que pueden ser utilizados para la extraccioacuten de un mineral desde una matriz orgaacutenica
compleja
Hay dos clases de proteiacutenas enlazadas a hierro en huevo La ovotransferrina en la albuacutemina y la
fosfovitina en la yema Mientras que praacutecticamente todo el hierro en el huevo estaacute enlazado como
Fe3+
en la fosfovitina la ovotransferrina es deficiente en Fe y se utiliza como un mecanismo de
proteccioacuten para el desarrollo del embrioacuten en el huevo Actuacutea privando de hierro a bacterias
invasoras
La quimotripsina es una enzima que utiliza cataacutelisis covalente eficiente para la ruptura de enlaces
peptiacutedicos4 y en este meacutetodo se utiliza una solucioacuten de α-quimotripsina para liberar el Fe
3+
enlazado a la fosfovitina de la yema
El estudio analiacutetico de hierro se puede concentrar sobre la yema de huevo Se deberaacute pesar una
porcioacuten de la yema de huevo hidrolizar la proteiacutena usando una solucioacuten de la enzima -
quimotripsina reducir el Fe3+
a Fe2+
usando clorhidrato de hidroxilamina y formar el complejo del
ioacuten ferroso con 110-fenantrolina en un buffer apropiado Despueacutes se precipitaraacuten las proteiacutenas con
aacutecido tricloroaceacutetico y se centrifugaraacute la muestra El sobrenadante el cual contiene el complejo de
hierro se usaraacute para el anaacutelisis espectromeacutetrico
El tiempo estimado para esta praacutectica es de tres horas
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Technology Report RM 8415 National Institute of Standards and Technology Gaithesburg
MD 2005
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279-280
3 Sawyer D T Heineman W R Beebe J M Chemistry Experiments for Instrumental Methods
John Wiley and Sons Inc New York 1984 207
4 Berg J M Tymoczko J L Stryer L Biochemistry 6th
ed W H Freeman and Company New
York 2007 243-245
5 Lee T S Kolthoff I M Leussing D L J Am Chem Soc 1948 70 2348-2352
6 Harris D C Quantitative Chemical Analysis 7th
ed W H Freeman and Company New York
2007 AP30
7 Kononets M Y Proskurnin M A Brendysheva S N Khrycheva D J Anal Chem 2003 58
337-342
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
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Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
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570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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httpwwwkingsfordorgkhsWebrfselemsciiron2html (accessed March 2009) Iron in Cereal
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Whittaker P Tufaro P R Rader J I J Am Coll Nutr 2001 20 247ndash254
6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 2
Determinacioacuten cuantitativa de colorantes en polvos para preparar bebidas
Samuella B Sigman and Dale E Wheeler
A R Smith Department of Chemistry Appalachian State University Boone NC 28608
Jornal of Chemical Education 2004 81 1475-1478
e-mail wheelerdeappstateedu
Introduccioacuten
En la literatura existen numerosos estudios involucrando colorantes FDampC Tiacutepicamente esos
experimentos son cualitativos (1-4) implican una interpretacioacuten matemaacutetica compleja de datos (5-
8) o requiere instrumentacioacuten sofisticada (9-16) Esta praacutectica se enfoca al desarrollo de un simple
meacutetodo espectrofotomeacutetrico para determinar cuantitativamente la cantidad de color (mgporcioacuten)
presente en polvos para bebidas
Muchos de los polvos para bebidas contienen mezcla de dos colorantes En esas muestras una
medida directa de los datos espectrofotomeacutetricos es imposible debido a que se traslapan las curvas
de absorbancia En esta praacutectica se presentan ecuaciones binarias para compensar este problema y
obtener la informacioacuten clave requerida para desarrollar un procedimiento a partir de muestras
estaacutendares reguladas por la FDA (17) Para determinar la absortividad molar de cada muestra de
colorante estaacutendar se utilizoacute la pureza espectrofotomeacutetrica
La praacutectica describe el procedimiento para el desarrollo del experimento Con este trabajo los
estudiantes ganaraacuten experiencia praacutectica en el uso de un espectrofotoacutemetro y la aplicacioacuten de la
Ley de Lambert-Beer (18) Tambieacuten ganaraacuten experiencia en la construccioacuten de graacuteficas
determinacioacuten de la pendiente de una curva y el uso de una curva de calibracioacuten El tiempo de
laboratorio requerido seraacute de tres horas
El objetivo de la praacutectica es determinar los miligramos los miligramos por porcioacuten y el porcentaje
en peso de colorantes en varios sabores de bebidas en polvo de la marca Zuko
Equipo
El equipo necesario para este experimento incluye balanza analiacutetica una centriacutefuga y un
espectrofotoacutemetro de UVVis Otros accesorios incluyen tubos para centriacutefugas y celdas para el
espectrofotoacutemetro matraces volumeacutetricos de 500 mL y 10 mL micropipeta de 0-100 L Para este
trabajo se usaraacute un espectrofotoacutemetro lambda 35 y celdas de poliestireno
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 3
Riesgos
No hay riesgos conocidos asociados con este experimento cuando se usan polvos para bebidas
Evitar la inhalacioacuten de los polvos Si los ojos son expuestos directamente a los polvos lavar con un
chorro abundante de agua durante al menos 15 min Si se expone la piel lavar con agua y jaboacuten
Usar lentes de seguridad
A Procedimiento Experimental
1 Pesar el contenido del paquete de polvo para bebidas Registrar esta masa para el sabor
correspondiente en la Tabla de Datos iquestEl peso obtenido estaacute de acuerdo con el valor
proporcionado en la etiqueta
2 Colocar los polvos de la bebida en una jarra de 2 L Llevar la jarra hasta el volumen
indicado en el sobre con agua
3 Transferir 100 mL de la solucioacuten de le jarra a un pequentildeo vaso de precipitados Colocar en
un tubo para centriacutefuga 10 mL de esta solucioacuten y centrifugar por ocho minutos Decantar la
solucioacuten transluacutecida a una celda espectrofotomeacutetrica limpia
4 Antes de medir la absorbancia de cada colorante calibrar el espectrofotoacutemetro con una
solucioacuten blanco (agua) Aseguacuterese de calibrar el espectrofotoacutemetro con un blanco cada vez
que la longitud de onda cambie
5 Medir la absorbancia a una max de cada colorante en la solucioacuten centrifugada de polvo
para bebida
6 Si la absorbancia es mayor a 100 no registrar el valor en la tabla debido a que se requiere
una dilucioacuten 15 Ver el procedimiento para la dilucioacuten de una solucioacuten vide infra
B Curvas de calibracioacuten
1 Seis celdas Registrar el color en la Tabla de la curva de calibracioacuten
2 Usar la siguiente informacioacuten para preparar los estaacutendares patroacuten En un matraz
volumeacutetrico de 500 mL colocar 025 mmol del colorante correspondiente y llevar al aforo
con agua destilada
3 Posteriormente realizar las diluciones correspondientes para tener concentraciones entre 1 x
10-5
M y 4 x 10-5
M de amarillo 5 entre 05 x 10-5
M y 3 x 10-5
M de Rojo 40 entre 2 x 10-6
M y 1 x 10-5
M para azul 1 Utilice un micropipeta de volumen variable de 0-100 L y
matraces volumeacutetricos de 10 mL para preparar las diluciones de los estaacutendares que se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 4
utilizaraacuten para obtener las lecturas experimentales de absorbancia
4 Se requeriraacute utilizar aproximadamente un volumen de 4 mL para llenar las celdas de
poliestireno que seraacuten usadas para hacer las lecturas en el espectrofotoacutemetro
5 Al menos requiere utilizar cinco diluciones diferentes que esteacuten dentro del intervalo
sentildealado para cada colorante
6 Para calcular la concentracioacuten de colorante en los polvos para bebidas que contienen dos
colorantes Se deberaacuten calcular las absortividades molares a las dos longitudes de onda
maacutexima para cada colorante Por ejemplo para el Zuko sabor Uva se deberaacute calcular la
(M-1
cm-1
) tanto para el rojo 40 como para el azul 1 a las longitudes onda de 503 y 629 nm
(M-1
cm-1
)
(nm) Rojo 40 Azul 1
503
629
C Procedimiento para la dilucioacuten de una solucioacuten
1 Usar este procedimiento solamente si el valor de la absorbancia original es mayor a 100
2 Obtener 100 mL de la solucioacuten usando una probeta graduada y transferirla a un vaso de
precipitados de 1000 mL Diluir la solucioacuten a 50 mL antildeadiendo 400 mL de agua
3 Centrifugar una pequentildea muestra de la solucioacuten diluida por 8 minutos Decantar la solucioacuten
a una celda espectrofotomeacutetrica limpia
4 Medir la absorbancia de la solucioacuten diluida y registrar el valor en la Tabla de Dilucioacuten en
la columna etiquetada como Absorbancia Diluida
5 La absorbancia diluida debe multiplicarse por el factor de dilucioacuten (5) para dar la
absorbancia de la solucioacuten original Registrar el valor de la absorbancia original en la
Tabla de Datos y en la Tabla de Caacutelculos A como la ldquoabsorbancia experimentalrdquo
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 5
Tabla de Dilucioacuten
Sabor del Zukoreg Absorbancia Diluida
A503
Factor de Dilucioacuten 15 Absorbancia Original
Limoacuten
Fresa
Uva
Tabla de Datos
max Amarillo FDampC No 5 = 427 nm
max Rojo FDampC No 40 = 503 nm
max Azul FDampC No 1 = 629 nm
Sabor de Zukoreg
Masa de
muestra (g)
Absorbancia Experimental
A427 A503 A629
Saborizantes con
un colorante
Limoacuten
Fresa
Uva
Saborizantes con
dos colorantes
Tamarindo
Jamaica
A427 = Absorbancia a 427 nm A503 = Absorbancia a 503 nm A629 = Absorbancia a 629 nm
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 6
Tabla de Caacutelculos A
Sabor del Zukoreg Colorante
Absorbancia
Experimental
Ecuaciones mg
Limoacuten Amarillo 5 A427
Fresa Rojo 40 A503
Uva Rojo 40 A503
Tamarindo
Amarillo 5 A427
Rojo 40 A503
Jamaica
Rojo 40 A503
Azul 1 A629
D Caacutelculos-Tabla de Resultados
1 Miligramos de colorante por sobre de Zuko Analizado Usar las ecuaciones generadas y
debidamente presentadas en la Tabla de Caacutelculos para determinar la masa total en
miligramos de cada uno de los colorantes en la muestra evaluada Registrar los valores en
la Tabla de Resultados
Cuando los espectros de los componentes de una mezcla estaacuten bien resueltos coacutemo la
mezcla de colorantes en polvos para bebidas para las longitudes ‟ y ‟‟ se pueden
resolver dos ecuaciones simultaacuteneas para hallar las concentraciones de los analitos en la
muestra La absorbancia de la mezcla a cualquier longitud de onda es la suma de las
absorbencias de cada componente en esa longitud de onda Para las longitudes de onda ‟ y
‟‟
YbXbA yx
YbXbA yx
2 Miligramos de colorante por porcioacuten Usar los miligramos de colorante calculado en el
paso 1 para determinar el por ciento en peso Debido a que el sobre de Zuko contiene diez
porciones dividir los mgsobre del paso 1 entre diez
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 7
3 Por ciento en peso de colorante en la muestra Usar los mg de colorante calculados en el
paso 1 para determinar el en peso de colorante en la muestra
original muestra de gramos
100
mg 1000
g 100
Colorante of mg peso
Tabla de Resultados
Sabor del Zuko
reg
Masa de la
muestra (g)
Colorante
mg
mgporcioacuten
de masa
Limoacuten
Amarillo 5
Fresa
Rojo 40
Uva
Rojo 40
Tamarindo
Amarillo 5
Rojo 40
Jamaica
Rojo 40
Azul 1
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 8
Datos generales de los colorantes que seraacuten cuantificados en esta praacutectica
N
CH3
N+
CH3
S
O
O
-O
SO
O
OS
O
O
O
S
OH
NN
S
OMe
OO
O
OO
-O
NN
S
N
N
OH
S
O
O
O
O
-O
O
O
O
Azul 1
max= 629 nm
P mol = 79284 gmol
Rojo 40
max= 503 nm
P mol = 49643 gmol
Amarillo 5
max= 427 nm
P mol = 53437 gmol
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 9
Referencias
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15 Perez-Urquiza M Beltran J L J Chromatography A 2000 898 271ndash275
16 Perez-Urquiza M Beltran J L J Chromatography A 2000 917 331ndash336
17 Standard samples of known purity of FDampC Yellow No 5 FDampC Red No 40 and FDampC
Blue No 1 were obtained from the Food and Drug Administration Department of Health and
Human Services - Public Health Service Washington DC httpwwwfdagov (accessed March
2009)
18 Harris D C Quantitative Analysis 5th
ed Freeman New York 1999 Chapter 19
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 10
Medicioacuten de hierro en la yema de huevo Un experimento de anaacutelisis instrumental usando
principios bioquiacutemicos
Kevin M Maloney Emmanuel M Quiazon and Ramee Indralingam
Department of Chemistry Stetson University DeLand FL 32723
(Journal of Chemical Education 2008 85 399-400)
E-mail rindralistetsonedu
Introduccioacuten
En el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en huevos la caacutescara la yema yo la
albuacutemina se incineran o digieren en medio aacutecido para destruir la materia orgaacutenica y los residuos
minerales se disuelven en aacutecido para posteriormente analizarlos por espectrometriacutea de emisioacuten
atoacutemica de plasma acoplado inductivamente o espectrometriacutea de absorcioacuten atoacutemica de flama1 La
presente praacutectica consiste en un experimento para determinar el contenido de hierro en la yema de
huevo utilizando una extraccioacuten quiacutemica de hierro y espectrofotometriacutea de luz visible del complejo
de hierro de 110-fenantrolina para la cuantificacioacuten Estudios espectrofotomeacutetricos de los
complejos de Fe(II)-110-fenantrolina se han utilizado en experimentos tales como la
determinacioacuten de hierro en aguas residuales2 y el meacutetodo de la pendiente-relacioacuten para la
determinacioacuten de la foacutermula del complejo3 En este estudio se usa soacutelo la yema de huevo ya que
contiene casi todo el hierro que hay en un huevo y la extraccioacuten es maacutes eficiente que con el huevo
entero El experimento es adecuado para cursos de anaacutelisis instrumental y sirve para demostrar los
principios que pueden ser utilizados para la extraccioacuten de un mineral desde una matriz orgaacutenica
compleja
Hay dos clases de proteiacutenas enlazadas a hierro en huevo La ovotransferrina en la albuacutemina y la
fosfovitina en la yema Mientras que praacutecticamente todo el hierro en el huevo estaacute enlazado como
Fe3+
en la fosfovitina la ovotransferrina es deficiente en Fe y se utiliza como un mecanismo de
proteccioacuten para el desarrollo del embrioacuten en el huevo Actuacutea privando de hierro a bacterias
invasoras
La quimotripsina es una enzima que utiliza cataacutelisis covalente eficiente para la ruptura de enlaces
peptiacutedicos4 y en este meacutetodo se utiliza una solucioacuten de α-quimotripsina para liberar el Fe
3+
enlazado a la fosfovitina de la yema
El estudio analiacutetico de hierro se puede concentrar sobre la yema de huevo Se deberaacute pesar una
porcioacuten de la yema de huevo hidrolizar la proteiacutena usando una solucioacuten de la enzima -
quimotripsina reducir el Fe3+
a Fe2+
usando clorhidrato de hidroxilamina y formar el complejo del
ioacuten ferroso con 110-fenantrolina en un buffer apropiado Despueacutes se precipitaraacuten las proteiacutenas con
aacutecido tricloroaceacutetico y se centrifugaraacute la muestra El sobrenadante el cual contiene el complejo de
hierro se usaraacute para el anaacutelisis espectromeacutetrico
El tiempo estimado para esta praacutectica es de tres horas
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Technology Report RM 8415 National Institute of Standards and Technology Gaithesburg
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
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8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
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of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 3
Riesgos
No hay riesgos conocidos asociados con este experimento cuando se usan polvos para bebidas
Evitar la inhalacioacuten de los polvos Si los ojos son expuestos directamente a los polvos lavar con un
chorro abundante de agua durante al menos 15 min Si se expone la piel lavar con agua y jaboacuten
Usar lentes de seguridad
A Procedimiento Experimental
1 Pesar el contenido del paquete de polvo para bebidas Registrar esta masa para el sabor
correspondiente en la Tabla de Datos iquestEl peso obtenido estaacute de acuerdo con el valor
proporcionado en la etiqueta
2 Colocar los polvos de la bebida en una jarra de 2 L Llevar la jarra hasta el volumen
indicado en el sobre con agua
3 Transferir 100 mL de la solucioacuten de le jarra a un pequentildeo vaso de precipitados Colocar en
un tubo para centriacutefuga 10 mL de esta solucioacuten y centrifugar por ocho minutos Decantar la
solucioacuten transluacutecida a una celda espectrofotomeacutetrica limpia
4 Antes de medir la absorbancia de cada colorante calibrar el espectrofotoacutemetro con una
solucioacuten blanco (agua) Aseguacuterese de calibrar el espectrofotoacutemetro con un blanco cada vez
que la longitud de onda cambie
5 Medir la absorbancia a una max de cada colorante en la solucioacuten centrifugada de polvo
para bebida
6 Si la absorbancia es mayor a 100 no registrar el valor en la tabla debido a que se requiere
una dilucioacuten 15 Ver el procedimiento para la dilucioacuten de una solucioacuten vide infra
B Curvas de calibracioacuten
1 Seis celdas Registrar el color en la Tabla de la curva de calibracioacuten
2 Usar la siguiente informacioacuten para preparar los estaacutendares patroacuten En un matraz
volumeacutetrico de 500 mL colocar 025 mmol del colorante correspondiente y llevar al aforo
con agua destilada
3 Posteriormente realizar las diluciones correspondientes para tener concentraciones entre 1 x
10-5
M y 4 x 10-5
M de amarillo 5 entre 05 x 10-5
M y 3 x 10-5
M de Rojo 40 entre 2 x 10-6
M y 1 x 10-5
M para azul 1 Utilice un micropipeta de volumen variable de 0-100 L y
matraces volumeacutetricos de 10 mL para preparar las diluciones de los estaacutendares que se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 4
utilizaraacuten para obtener las lecturas experimentales de absorbancia
4 Se requeriraacute utilizar aproximadamente un volumen de 4 mL para llenar las celdas de
poliestireno que seraacuten usadas para hacer las lecturas en el espectrofotoacutemetro
5 Al menos requiere utilizar cinco diluciones diferentes que esteacuten dentro del intervalo
sentildealado para cada colorante
6 Para calcular la concentracioacuten de colorante en los polvos para bebidas que contienen dos
colorantes Se deberaacuten calcular las absortividades molares a las dos longitudes de onda
maacutexima para cada colorante Por ejemplo para el Zuko sabor Uva se deberaacute calcular la
(M-1
cm-1
) tanto para el rojo 40 como para el azul 1 a las longitudes onda de 503 y 629 nm
(M-1
cm-1
)
(nm) Rojo 40 Azul 1
503
629
C Procedimiento para la dilucioacuten de una solucioacuten
1 Usar este procedimiento solamente si el valor de la absorbancia original es mayor a 100
2 Obtener 100 mL de la solucioacuten usando una probeta graduada y transferirla a un vaso de
precipitados de 1000 mL Diluir la solucioacuten a 50 mL antildeadiendo 400 mL de agua
3 Centrifugar una pequentildea muestra de la solucioacuten diluida por 8 minutos Decantar la solucioacuten
a una celda espectrofotomeacutetrica limpia
4 Medir la absorbancia de la solucioacuten diluida y registrar el valor en la Tabla de Dilucioacuten en
la columna etiquetada como Absorbancia Diluida
5 La absorbancia diluida debe multiplicarse por el factor de dilucioacuten (5) para dar la
absorbancia de la solucioacuten original Registrar el valor de la absorbancia original en la
Tabla de Datos y en la Tabla de Caacutelculos A como la ldquoabsorbancia experimentalrdquo
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 5
Tabla de Dilucioacuten
Sabor del Zukoreg Absorbancia Diluida
A503
Factor de Dilucioacuten 15 Absorbancia Original
Limoacuten
Fresa
Uva
Tabla de Datos
max Amarillo FDampC No 5 = 427 nm
max Rojo FDampC No 40 = 503 nm
max Azul FDampC No 1 = 629 nm
Sabor de Zukoreg
Masa de
muestra (g)
Absorbancia Experimental
A427 A503 A629
Saborizantes con
un colorante
Limoacuten
Fresa
Uva
Saborizantes con
dos colorantes
Tamarindo
Jamaica
A427 = Absorbancia a 427 nm A503 = Absorbancia a 503 nm A629 = Absorbancia a 629 nm
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 6
Tabla de Caacutelculos A
Sabor del Zukoreg Colorante
Absorbancia
Experimental
Ecuaciones mg
Limoacuten Amarillo 5 A427
Fresa Rojo 40 A503
Uva Rojo 40 A503
Tamarindo
Amarillo 5 A427
Rojo 40 A503
Jamaica
Rojo 40 A503
Azul 1 A629
D Caacutelculos-Tabla de Resultados
1 Miligramos de colorante por sobre de Zuko Analizado Usar las ecuaciones generadas y
debidamente presentadas en la Tabla de Caacutelculos para determinar la masa total en
miligramos de cada uno de los colorantes en la muestra evaluada Registrar los valores en
la Tabla de Resultados
Cuando los espectros de los componentes de una mezcla estaacuten bien resueltos coacutemo la
mezcla de colorantes en polvos para bebidas para las longitudes ‟ y ‟‟ se pueden
resolver dos ecuaciones simultaacuteneas para hallar las concentraciones de los analitos en la
muestra La absorbancia de la mezcla a cualquier longitud de onda es la suma de las
absorbencias de cada componente en esa longitud de onda Para las longitudes de onda ‟ y
‟‟
YbXbA yx
YbXbA yx
2 Miligramos de colorante por porcioacuten Usar los miligramos de colorante calculado en el
paso 1 para determinar el por ciento en peso Debido a que el sobre de Zuko contiene diez
porciones dividir los mgsobre del paso 1 entre diez
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 7
3 Por ciento en peso de colorante en la muestra Usar los mg de colorante calculados en el
paso 1 para determinar el en peso de colorante en la muestra
original muestra de gramos
100
mg 1000
g 100
Colorante of mg peso
Tabla de Resultados
Sabor del Zuko
reg
Masa de la
muestra (g)
Colorante
mg
mgporcioacuten
de masa
Limoacuten
Amarillo 5
Fresa
Rojo 40
Uva
Rojo 40
Tamarindo
Amarillo 5
Rojo 40
Jamaica
Rojo 40
Azul 1
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 8
Datos generales de los colorantes que seraacuten cuantificados en esta praacutectica
N
CH3
N+
CH3
S
O
O
-O
SO
O
OS
O
O
O
S
OH
NN
S
OMe
OO
O
OO
-O
NN
S
N
N
OH
S
O
O
O
O
-O
O
O
O
Azul 1
max= 629 nm
P mol = 79284 gmol
Rojo 40
max= 503 nm
P mol = 49643 gmol
Amarillo 5
max= 427 nm
P mol = 53437 gmol
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 9
Referencias
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Blue No 1 were obtained from the Food and Drug Administration Department of Health and
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 10
Medicioacuten de hierro en la yema de huevo Un experimento de anaacutelisis instrumental usando
principios bioquiacutemicos
Kevin M Maloney Emmanuel M Quiazon and Ramee Indralingam
Department of Chemistry Stetson University DeLand FL 32723
(Journal of Chemical Education 2008 85 399-400)
E-mail rindralistetsonedu
Introduccioacuten
En el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en huevos la caacutescara la yema yo la
albuacutemina se incineran o digieren en medio aacutecido para destruir la materia orgaacutenica y los residuos
minerales se disuelven en aacutecido para posteriormente analizarlos por espectrometriacutea de emisioacuten
atoacutemica de plasma acoplado inductivamente o espectrometriacutea de absorcioacuten atoacutemica de flama1 La
presente praacutectica consiste en un experimento para determinar el contenido de hierro en la yema de
huevo utilizando una extraccioacuten quiacutemica de hierro y espectrofotometriacutea de luz visible del complejo
de hierro de 110-fenantrolina para la cuantificacioacuten Estudios espectrofotomeacutetricos de los
complejos de Fe(II)-110-fenantrolina se han utilizado en experimentos tales como la
determinacioacuten de hierro en aguas residuales2 y el meacutetodo de la pendiente-relacioacuten para la
determinacioacuten de la foacutermula del complejo3 En este estudio se usa soacutelo la yema de huevo ya que
contiene casi todo el hierro que hay en un huevo y la extraccioacuten es maacutes eficiente que con el huevo
entero El experimento es adecuado para cursos de anaacutelisis instrumental y sirve para demostrar los
principios que pueden ser utilizados para la extraccioacuten de un mineral desde una matriz orgaacutenica
compleja
Hay dos clases de proteiacutenas enlazadas a hierro en huevo La ovotransferrina en la albuacutemina y la
fosfovitina en la yema Mientras que praacutecticamente todo el hierro en el huevo estaacute enlazado como
Fe3+
en la fosfovitina la ovotransferrina es deficiente en Fe y se utiliza como un mecanismo de
proteccioacuten para el desarrollo del embrioacuten en el huevo Actuacutea privando de hierro a bacterias
invasoras
La quimotripsina es una enzima que utiliza cataacutelisis covalente eficiente para la ruptura de enlaces
peptiacutedicos4 y en este meacutetodo se utiliza una solucioacuten de α-quimotripsina para liberar el Fe
3+
enlazado a la fosfovitina de la yema
El estudio analiacutetico de hierro se puede concentrar sobre la yema de huevo Se deberaacute pesar una
porcioacuten de la yema de huevo hidrolizar la proteiacutena usando una solucioacuten de la enzima -
quimotripsina reducir el Fe3+
a Fe2+
usando clorhidrato de hidroxilamina y formar el complejo del
ioacuten ferroso con 110-fenantrolina en un buffer apropiado Despueacutes se precipitaraacuten las proteiacutenas con
aacutecido tricloroaceacutetico y se centrifugaraacute la muestra El sobrenadante el cual contiene el complejo de
hierro se usaraacute para el anaacutelisis espectromeacutetrico
El tiempo estimado para esta praacutectica es de tres horas
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Technology Report RM 8415 National Institute of Standards and Technology Gaithesburg
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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4 JCE Editorial Staff J Chem Educ 2004 81 1584A Iron in Cereal
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6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 4
utilizaraacuten para obtener las lecturas experimentales de absorbancia
4 Se requeriraacute utilizar aproximadamente un volumen de 4 mL para llenar las celdas de
poliestireno que seraacuten usadas para hacer las lecturas en el espectrofotoacutemetro
5 Al menos requiere utilizar cinco diluciones diferentes que esteacuten dentro del intervalo
sentildealado para cada colorante
6 Para calcular la concentracioacuten de colorante en los polvos para bebidas que contienen dos
colorantes Se deberaacuten calcular las absortividades molares a las dos longitudes de onda
maacutexima para cada colorante Por ejemplo para el Zuko sabor Uva se deberaacute calcular la
(M-1
cm-1
) tanto para el rojo 40 como para el azul 1 a las longitudes onda de 503 y 629 nm
(M-1
cm-1
)
(nm) Rojo 40 Azul 1
503
629
C Procedimiento para la dilucioacuten de una solucioacuten
1 Usar este procedimiento solamente si el valor de la absorbancia original es mayor a 100
2 Obtener 100 mL de la solucioacuten usando una probeta graduada y transferirla a un vaso de
precipitados de 1000 mL Diluir la solucioacuten a 50 mL antildeadiendo 400 mL de agua
3 Centrifugar una pequentildea muestra de la solucioacuten diluida por 8 minutos Decantar la solucioacuten
a una celda espectrofotomeacutetrica limpia
4 Medir la absorbancia de la solucioacuten diluida y registrar el valor en la Tabla de Dilucioacuten en
la columna etiquetada como Absorbancia Diluida
5 La absorbancia diluida debe multiplicarse por el factor de dilucioacuten (5) para dar la
absorbancia de la solucioacuten original Registrar el valor de la absorbancia original en la
Tabla de Datos y en la Tabla de Caacutelculos A como la ldquoabsorbancia experimentalrdquo
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 5
Tabla de Dilucioacuten
Sabor del Zukoreg Absorbancia Diluida
A503
Factor de Dilucioacuten 15 Absorbancia Original
Limoacuten
Fresa
Uva
Tabla de Datos
max Amarillo FDampC No 5 = 427 nm
max Rojo FDampC No 40 = 503 nm
max Azul FDampC No 1 = 629 nm
Sabor de Zukoreg
Masa de
muestra (g)
Absorbancia Experimental
A427 A503 A629
Saborizantes con
un colorante
Limoacuten
Fresa
Uva
Saborizantes con
dos colorantes
Tamarindo
Jamaica
A427 = Absorbancia a 427 nm A503 = Absorbancia a 503 nm A629 = Absorbancia a 629 nm
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 6
Tabla de Caacutelculos A
Sabor del Zukoreg Colorante
Absorbancia
Experimental
Ecuaciones mg
Limoacuten Amarillo 5 A427
Fresa Rojo 40 A503
Uva Rojo 40 A503
Tamarindo
Amarillo 5 A427
Rojo 40 A503
Jamaica
Rojo 40 A503
Azul 1 A629
D Caacutelculos-Tabla de Resultados
1 Miligramos de colorante por sobre de Zuko Analizado Usar las ecuaciones generadas y
debidamente presentadas en la Tabla de Caacutelculos para determinar la masa total en
miligramos de cada uno de los colorantes en la muestra evaluada Registrar los valores en
la Tabla de Resultados
Cuando los espectros de los componentes de una mezcla estaacuten bien resueltos coacutemo la
mezcla de colorantes en polvos para bebidas para las longitudes ‟ y ‟‟ se pueden
resolver dos ecuaciones simultaacuteneas para hallar las concentraciones de los analitos en la
muestra La absorbancia de la mezcla a cualquier longitud de onda es la suma de las
absorbencias de cada componente en esa longitud de onda Para las longitudes de onda ‟ y
‟‟
YbXbA yx
YbXbA yx
2 Miligramos de colorante por porcioacuten Usar los miligramos de colorante calculado en el
paso 1 para determinar el por ciento en peso Debido a que el sobre de Zuko contiene diez
porciones dividir los mgsobre del paso 1 entre diez
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 7
3 Por ciento en peso de colorante en la muestra Usar los mg de colorante calculados en el
paso 1 para determinar el en peso de colorante en la muestra
original muestra de gramos
100
mg 1000
g 100
Colorante of mg peso
Tabla de Resultados
Sabor del Zuko
reg
Masa de la
muestra (g)
Colorante
mg
mgporcioacuten
de masa
Limoacuten
Amarillo 5
Fresa
Rojo 40
Uva
Rojo 40
Tamarindo
Amarillo 5
Rojo 40
Jamaica
Rojo 40
Azul 1
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 8
Datos generales de los colorantes que seraacuten cuantificados en esta praacutectica
N
CH3
N+
CH3
S
O
O
-O
SO
O
OS
O
O
O
S
OH
NN
S
OMe
OO
O
OO
-O
NN
S
N
N
OH
S
O
O
O
O
-O
O
O
O
Azul 1
max= 629 nm
P mol = 79284 gmol
Rojo 40
max= 503 nm
P mol = 49643 gmol
Amarillo 5
max= 427 nm
P mol = 53437 gmol
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 9
Referencias
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Blue No 1 were obtained from the Food and Drug Administration Department of Health and
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 10
Medicioacuten de hierro en la yema de huevo Un experimento de anaacutelisis instrumental usando
principios bioquiacutemicos
Kevin M Maloney Emmanuel M Quiazon and Ramee Indralingam
Department of Chemistry Stetson University DeLand FL 32723
(Journal of Chemical Education 2008 85 399-400)
E-mail rindralistetsonedu
Introduccioacuten
En el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en huevos la caacutescara la yema yo la
albuacutemina se incineran o digieren en medio aacutecido para destruir la materia orgaacutenica y los residuos
minerales se disuelven en aacutecido para posteriormente analizarlos por espectrometriacutea de emisioacuten
atoacutemica de plasma acoplado inductivamente o espectrometriacutea de absorcioacuten atoacutemica de flama1 La
presente praacutectica consiste en un experimento para determinar el contenido de hierro en la yema de
huevo utilizando una extraccioacuten quiacutemica de hierro y espectrofotometriacutea de luz visible del complejo
de hierro de 110-fenantrolina para la cuantificacioacuten Estudios espectrofotomeacutetricos de los
complejos de Fe(II)-110-fenantrolina se han utilizado en experimentos tales como la
determinacioacuten de hierro en aguas residuales2 y el meacutetodo de la pendiente-relacioacuten para la
determinacioacuten de la foacutermula del complejo3 En este estudio se usa soacutelo la yema de huevo ya que
contiene casi todo el hierro que hay en un huevo y la extraccioacuten es maacutes eficiente que con el huevo
entero El experimento es adecuado para cursos de anaacutelisis instrumental y sirve para demostrar los
principios que pueden ser utilizados para la extraccioacuten de un mineral desde una matriz orgaacutenica
compleja
Hay dos clases de proteiacutenas enlazadas a hierro en huevo La ovotransferrina en la albuacutemina y la
fosfovitina en la yema Mientras que praacutecticamente todo el hierro en el huevo estaacute enlazado como
Fe3+
en la fosfovitina la ovotransferrina es deficiente en Fe y se utiliza como un mecanismo de
proteccioacuten para el desarrollo del embrioacuten en el huevo Actuacutea privando de hierro a bacterias
invasoras
La quimotripsina es una enzima que utiliza cataacutelisis covalente eficiente para la ruptura de enlaces
peptiacutedicos4 y en este meacutetodo se utiliza una solucioacuten de α-quimotripsina para liberar el Fe
3+
enlazado a la fosfovitina de la yema
El estudio analiacutetico de hierro se puede concentrar sobre la yema de huevo Se deberaacute pesar una
porcioacuten de la yema de huevo hidrolizar la proteiacutena usando una solucioacuten de la enzima -
quimotripsina reducir el Fe3+
a Fe2+
usando clorhidrato de hidroxilamina y formar el complejo del
ioacuten ferroso con 110-fenantrolina en un buffer apropiado Despueacutes se precipitaraacuten las proteiacutenas con
aacutecido tricloroaceacutetico y se centrifugaraacute la muestra El sobrenadante el cual contiene el complejo de
hierro se usaraacute para el anaacutelisis espectromeacutetrico
El tiempo estimado para esta praacutectica es de tres horas
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC
httpbooksnapedubooks0309071836html284html (accessed March 2009)
4 JCE Editorial Staff J Chem Educ 2004 81 1584A Iron in Cereal
httpwwwkingsfordorgkhsWebrfselemsciiron2html (accessed March 2009) Iron in Cereal
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2009)
Whittaker P Tufaro P R Rader J I J Am Coll Nutr 2001 20 247ndash254
6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 5
Tabla de Dilucioacuten
Sabor del Zukoreg Absorbancia Diluida
A503
Factor de Dilucioacuten 15 Absorbancia Original
Limoacuten
Fresa
Uva
Tabla de Datos
max Amarillo FDampC No 5 = 427 nm
max Rojo FDampC No 40 = 503 nm
max Azul FDampC No 1 = 629 nm
Sabor de Zukoreg
Masa de
muestra (g)
Absorbancia Experimental
A427 A503 A629
Saborizantes con
un colorante
Limoacuten
Fresa
Uva
Saborizantes con
dos colorantes
Tamarindo
Jamaica
A427 = Absorbancia a 427 nm A503 = Absorbancia a 503 nm A629 = Absorbancia a 629 nm
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 6
Tabla de Caacutelculos A
Sabor del Zukoreg Colorante
Absorbancia
Experimental
Ecuaciones mg
Limoacuten Amarillo 5 A427
Fresa Rojo 40 A503
Uva Rojo 40 A503
Tamarindo
Amarillo 5 A427
Rojo 40 A503
Jamaica
Rojo 40 A503
Azul 1 A629
D Caacutelculos-Tabla de Resultados
1 Miligramos de colorante por sobre de Zuko Analizado Usar las ecuaciones generadas y
debidamente presentadas en la Tabla de Caacutelculos para determinar la masa total en
miligramos de cada uno de los colorantes en la muestra evaluada Registrar los valores en
la Tabla de Resultados
Cuando los espectros de los componentes de una mezcla estaacuten bien resueltos coacutemo la
mezcla de colorantes en polvos para bebidas para las longitudes ‟ y ‟‟ se pueden
resolver dos ecuaciones simultaacuteneas para hallar las concentraciones de los analitos en la
muestra La absorbancia de la mezcla a cualquier longitud de onda es la suma de las
absorbencias de cada componente en esa longitud de onda Para las longitudes de onda ‟ y
‟‟
YbXbA yx
YbXbA yx
2 Miligramos de colorante por porcioacuten Usar los miligramos de colorante calculado en el
paso 1 para determinar el por ciento en peso Debido a que el sobre de Zuko contiene diez
porciones dividir los mgsobre del paso 1 entre diez
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 7
3 Por ciento en peso de colorante en la muestra Usar los mg de colorante calculados en el
paso 1 para determinar el en peso de colorante en la muestra
original muestra de gramos
100
mg 1000
g 100
Colorante of mg peso
Tabla de Resultados
Sabor del Zuko
reg
Masa de la
muestra (g)
Colorante
mg
mgporcioacuten
de masa
Limoacuten
Amarillo 5
Fresa
Rojo 40
Uva
Rojo 40
Tamarindo
Amarillo 5
Rojo 40
Jamaica
Rojo 40
Azul 1
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 8
Datos generales de los colorantes que seraacuten cuantificados en esta praacutectica
N
CH3
N+
CH3
S
O
O
-O
SO
O
OS
O
O
O
S
OH
NN
S
OMe
OO
O
OO
-O
NN
S
N
N
OH
S
O
O
O
O
-O
O
O
O
Azul 1
max= 629 nm
P mol = 79284 gmol
Rojo 40
max= 503 nm
P mol = 49643 gmol
Amarillo 5
max= 427 nm
P mol = 53437 gmol
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 9
Referencias
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16 Perez-Urquiza M Beltran J L J Chromatography A 2000 917 331ndash336
17 Standard samples of known purity of FDampC Yellow No 5 FDampC Red No 40 and FDampC
Blue No 1 were obtained from the Food and Drug Administration Department of Health and
Human Services - Public Health Service Washington DC httpwwwfdagov (accessed March
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18 Harris D C Quantitative Analysis 5th
ed Freeman New York 1999 Chapter 19
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 10
Medicioacuten de hierro en la yema de huevo Un experimento de anaacutelisis instrumental usando
principios bioquiacutemicos
Kevin M Maloney Emmanuel M Quiazon and Ramee Indralingam
Department of Chemistry Stetson University DeLand FL 32723
(Journal of Chemical Education 2008 85 399-400)
E-mail rindralistetsonedu
Introduccioacuten
En el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en huevos la caacutescara la yema yo la
albuacutemina se incineran o digieren en medio aacutecido para destruir la materia orgaacutenica y los residuos
minerales se disuelven en aacutecido para posteriormente analizarlos por espectrometriacutea de emisioacuten
atoacutemica de plasma acoplado inductivamente o espectrometriacutea de absorcioacuten atoacutemica de flama1 La
presente praacutectica consiste en un experimento para determinar el contenido de hierro en la yema de
huevo utilizando una extraccioacuten quiacutemica de hierro y espectrofotometriacutea de luz visible del complejo
de hierro de 110-fenantrolina para la cuantificacioacuten Estudios espectrofotomeacutetricos de los
complejos de Fe(II)-110-fenantrolina se han utilizado en experimentos tales como la
determinacioacuten de hierro en aguas residuales2 y el meacutetodo de la pendiente-relacioacuten para la
determinacioacuten de la foacutermula del complejo3 En este estudio se usa soacutelo la yema de huevo ya que
contiene casi todo el hierro que hay en un huevo y la extraccioacuten es maacutes eficiente que con el huevo
entero El experimento es adecuado para cursos de anaacutelisis instrumental y sirve para demostrar los
principios que pueden ser utilizados para la extraccioacuten de un mineral desde una matriz orgaacutenica
compleja
Hay dos clases de proteiacutenas enlazadas a hierro en huevo La ovotransferrina en la albuacutemina y la
fosfovitina en la yema Mientras que praacutecticamente todo el hierro en el huevo estaacute enlazado como
Fe3+
en la fosfovitina la ovotransferrina es deficiente en Fe y se utiliza como un mecanismo de
proteccioacuten para el desarrollo del embrioacuten en el huevo Actuacutea privando de hierro a bacterias
invasoras
La quimotripsina es una enzima que utiliza cataacutelisis covalente eficiente para la ruptura de enlaces
peptiacutedicos4 y en este meacutetodo se utiliza una solucioacuten de α-quimotripsina para liberar el Fe
3+
enlazado a la fosfovitina de la yema
El estudio analiacutetico de hierro se puede concentrar sobre la yema de huevo Se deberaacute pesar una
porcioacuten de la yema de huevo hidrolizar la proteiacutena usando una solucioacuten de la enzima -
quimotripsina reducir el Fe3+
a Fe2+
usando clorhidrato de hidroxilamina y formar el complejo del
ioacuten ferroso con 110-fenantrolina en un buffer apropiado Despueacutes se precipitaraacuten las proteiacutenas con
aacutecido tricloroaceacutetico y se centrifugaraacute la muestra El sobrenadante el cual contiene el complejo de
hierro se usaraacute para el anaacutelisis espectromeacutetrico
El tiempo estimado para esta praacutectica es de tres horas
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Technology Report RM 8415 National Institute of Standards and Technology Gaithesburg
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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4 JCE Editorial Staff J Chem Educ 2004 81 1584A Iron in Cereal
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7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 6
Tabla de Caacutelculos A
Sabor del Zukoreg Colorante
Absorbancia
Experimental
Ecuaciones mg
Limoacuten Amarillo 5 A427
Fresa Rojo 40 A503
Uva Rojo 40 A503
Tamarindo
Amarillo 5 A427
Rojo 40 A503
Jamaica
Rojo 40 A503
Azul 1 A629
D Caacutelculos-Tabla de Resultados
1 Miligramos de colorante por sobre de Zuko Analizado Usar las ecuaciones generadas y
debidamente presentadas en la Tabla de Caacutelculos para determinar la masa total en
miligramos de cada uno de los colorantes en la muestra evaluada Registrar los valores en
la Tabla de Resultados
Cuando los espectros de los componentes de una mezcla estaacuten bien resueltos coacutemo la
mezcla de colorantes en polvos para bebidas para las longitudes ‟ y ‟‟ se pueden
resolver dos ecuaciones simultaacuteneas para hallar las concentraciones de los analitos en la
muestra La absorbancia de la mezcla a cualquier longitud de onda es la suma de las
absorbencias de cada componente en esa longitud de onda Para las longitudes de onda ‟ y
‟‟
YbXbA yx
YbXbA yx
2 Miligramos de colorante por porcioacuten Usar los miligramos de colorante calculado en el
paso 1 para determinar el por ciento en peso Debido a que el sobre de Zuko contiene diez
porciones dividir los mgsobre del paso 1 entre diez
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 7
3 Por ciento en peso de colorante en la muestra Usar los mg de colorante calculados en el
paso 1 para determinar el en peso de colorante en la muestra
original muestra de gramos
100
mg 1000
g 100
Colorante of mg peso
Tabla de Resultados
Sabor del Zuko
reg
Masa de la
muestra (g)
Colorante
mg
mgporcioacuten
de masa
Limoacuten
Amarillo 5
Fresa
Rojo 40
Uva
Rojo 40
Tamarindo
Amarillo 5
Rojo 40
Jamaica
Rojo 40
Azul 1
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 8
Datos generales de los colorantes que seraacuten cuantificados en esta praacutectica
N
CH3
N+
CH3
S
O
O
-O
SO
O
OS
O
O
O
S
OH
NN
S
OMe
OO
O
OO
-O
NN
S
N
N
OH
S
O
O
O
O
-O
O
O
O
Azul 1
max= 629 nm
P mol = 79284 gmol
Rojo 40
max= 503 nm
P mol = 49643 gmol
Amarillo 5
max= 427 nm
P mol = 53437 gmol
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 9
Referencias
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18 Harris D C Quantitative Analysis 5th
ed Freeman New York 1999 Chapter 19
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 10
Medicioacuten de hierro en la yema de huevo Un experimento de anaacutelisis instrumental usando
principios bioquiacutemicos
Kevin M Maloney Emmanuel M Quiazon and Ramee Indralingam
Department of Chemistry Stetson University DeLand FL 32723
(Journal of Chemical Education 2008 85 399-400)
E-mail rindralistetsonedu
Introduccioacuten
En el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en huevos la caacutescara la yema yo la
albuacutemina se incineran o digieren en medio aacutecido para destruir la materia orgaacutenica y los residuos
minerales se disuelven en aacutecido para posteriormente analizarlos por espectrometriacutea de emisioacuten
atoacutemica de plasma acoplado inductivamente o espectrometriacutea de absorcioacuten atoacutemica de flama1 La
presente praacutectica consiste en un experimento para determinar el contenido de hierro en la yema de
huevo utilizando una extraccioacuten quiacutemica de hierro y espectrofotometriacutea de luz visible del complejo
de hierro de 110-fenantrolina para la cuantificacioacuten Estudios espectrofotomeacutetricos de los
complejos de Fe(II)-110-fenantrolina se han utilizado en experimentos tales como la
determinacioacuten de hierro en aguas residuales2 y el meacutetodo de la pendiente-relacioacuten para la
determinacioacuten de la foacutermula del complejo3 En este estudio se usa soacutelo la yema de huevo ya que
contiene casi todo el hierro que hay en un huevo y la extraccioacuten es maacutes eficiente que con el huevo
entero El experimento es adecuado para cursos de anaacutelisis instrumental y sirve para demostrar los
principios que pueden ser utilizados para la extraccioacuten de un mineral desde una matriz orgaacutenica
compleja
Hay dos clases de proteiacutenas enlazadas a hierro en huevo La ovotransferrina en la albuacutemina y la
fosfovitina en la yema Mientras que praacutecticamente todo el hierro en el huevo estaacute enlazado como
Fe3+
en la fosfovitina la ovotransferrina es deficiente en Fe y se utiliza como un mecanismo de
proteccioacuten para el desarrollo del embrioacuten en el huevo Actuacutea privando de hierro a bacterias
invasoras
La quimotripsina es una enzima que utiliza cataacutelisis covalente eficiente para la ruptura de enlaces
peptiacutedicos4 y en este meacutetodo se utiliza una solucioacuten de α-quimotripsina para liberar el Fe
3+
enlazado a la fosfovitina de la yema
El estudio analiacutetico de hierro se puede concentrar sobre la yema de huevo Se deberaacute pesar una
porcioacuten de la yema de huevo hidrolizar la proteiacutena usando una solucioacuten de la enzima -
quimotripsina reducir el Fe3+
a Fe2+
usando clorhidrato de hidroxilamina y formar el complejo del
ioacuten ferroso con 110-fenantrolina en un buffer apropiado Despueacutes se precipitaraacuten las proteiacutenas con
aacutecido tricloroaceacutetico y se centrifugaraacute la muestra El sobrenadante el cual contiene el complejo de
hierro se usaraacute para el anaacutelisis espectromeacutetrico
El tiempo estimado para esta praacutectica es de tres horas
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Technology Report RM 8415 National Institute of Standards and Technology Gaithesburg
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2007 AP30
7 Kononets M Y Proskurnin M A Brendysheva S N Khrycheva D J Anal Chem 2003 58
337-342
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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Whittaker P Tufaro P R Rader J I J Am Coll Nutr 2001 20 247ndash254
6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 7
3 Por ciento en peso de colorante en la muestra Usar los mg de colorante calculados en el
paso 1 para determinar el en peso de colorante en la muestra
original muestra de gramos
100
mg 1000
g 100
Colorante of mg peso
Tabla de Resultados
Sabor del Zuko
reg
Masa de la
muestra (g)
Colorante
mg
mgporcioacuten
de masa
Limoacuten
Amarillo 5
Fresa
Rojo 40
Uva
Rojo 40
Tamarindo
Amarillo 5
Rojo 40
Jamaica
Rojo 40
Azul 1
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 8
Datos generales de los colorantes que seraacuten cuantificados en esta praacutectica
N
CH3
N+
CH3
S
O
O
-O
SO
O
OS
O
O
O
S
OH
NN
S
OMe
OO
O
OO
-O
NN
S
N
N
OH
S
O
O
O
O
-O
O
O
O
Azul 1
max= 629 nm
P mol = 79284 gmol
Rojo 40
max= 503 nm
P mol = 49643 gmol
Amarillo 5
max= 427 nm
P mol = 53437 gmol
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 9
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 10
Medicioacuten de hierro en la yema de huevo Un experimento de anaacutelisis instrumental usando
principios bioquiacutemicos
Kevin M Maloney Emmanuel M Quiazon and Ramee Indralingam
Department of Chemistry Stetson University DeLand FL 32723
(Journal of Chemical Education 2008 85 399-400)
E-mail rindralistetsonedu
Introduccioacuten
En el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en huevos la caacutescara la yema yo la
albuacutemina se incineran o digieren en medio aacutecido para destruir la materia orgaacutenica y los residuos
minerales se disuelven en aacutecido para posteriormente analizarlos por espectrometriacutea de emisioacuten
atoacutemica de plasma acoplado inductivamente o espectrometriacutea de absorcioacuten atoacutemica de flama1 La
presente praacutectica consiste en un experimento para determinar el contenido de hierro en la yema de
huevo utilizando una extraccioacuten quiacutemica de hierro y espectrofotometriacutea de luz visible del complejo
de hierro de 110-fenantrolina para la cuantificacioacuten Estudios espectrofotomeacutetricos de los
complejos de Fe(II)-110-fenantrolina se han utilizado en experimentos tales como la
determinacioacuten de hierro en aguas residuales2 y el meacutetodo de la pendiente-relacioacuten para la
determinacioacuten de la foacutermula del complejo3 En este estudio se usa soacutelo la yema de huevo ya que
contiene casi todo el hierro que hay en un huevo y la extraccioacuten es maacutes eficiente que con el huevo
entero El experimento es adecuado para cursos de anaacutelisis instrumental y sirve para demostrar los
principios que pueden ser utilizados para la extraccioacuten de un mineral desde una matriz orgaacutenica
compleja
Hay dos clases de proteiacutenas enlazadas a hierro en huevo La ovotransferrina en la albuacutemina y la
fosfovitina en la yema Mientras que praacutecticamente todo el hierro en el huevo estaacute enlazado como
Fe3+
en la fosfovitina la ovotransferrina es deficiente en Fe y se utiliza como un mecanismo de
proteccioacuten para el desarrollo del embrioacuten en el huevo Actuacutea privando de hierro a bacterias
invasoras
La quimotripsina es una enzima que utiliza cataacutelisis covalente eficiente para la ruptura de enlaces
peptiacutedicos4 y en este meacutetodo se utiliza una solucioacuten de α-quimotripsina para liberar el Fe
3+
enlazado a la fosfovitina de la yema
El estudio analiacutetico de hierro se puede concentrar sobre la yema de huevo Se deberaacute pesar una
porcioacuten de la yema de huevo hidrolizar la proteiacutena usando una solucioacuten de la enzima -
quimotripsina reducir el Fe3+
a Fe2+
usando clorhidrato de hidroxilamina y formar el complejo del
ioacuten ferroso con 110-fenantrolina en un buffer apropiado Despueacutes se precipitaraacuten las proteiacutenas con
aacutecido tricloroaceacutetico y se centrifugaraacute la muestra El sobrenadante el cual contiene el complejo de
hierro se usaraacute para el anaacutelisis espectromeacutetrico
El tiempo estimado para esta praacutectica es de tres horas
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Technology Report RM 8415 National Institute of Standards and Technology Gaithesburg
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5 Lee T S Kolthoff I M Leussing D L J Am Chem Soc 1948 70 2348-2352
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2007 AP30
7 Kononets M Y Proskurnin M A Brendysheva S N Khrycheva D J Anal Chem 2003 58
337-342
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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httpwwwkingsfordorgkhsWebrfselemsciiron2html (accessed March 2009) Iron in Cereal
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Whittaker P Tufaro P R Rader J I J Am Coll Nutr 2001 20 247ndash254
6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 8
Datos generales de los colorantes que seraacuten cuantificados en esta praacutectica
N
CH3
N+
CH3
S
O
O
-O
SO
O
OS
O
O
O
S
OH
NN
S
OMe
OO
O
OO
-O
NN
S
N
N
OH
S
O
O
O
O
-O
O
O
O
Azul 1
max= 629 nm
P mol = 79284 gmol
Rojo 40
max= 503 nm
P mol = 49643 gmol
Amarillo 5
max= 427 nm
P mol = 53437 gmol
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 9
Referencias
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16 Perez-Urquiza M Beltran J L J Chromatography A 2000 917 331ndash336
17 Standard samples of known purity of FDampC Yellow No 5 FDampC Red No 40 and FDampC
Blue No 1 were obtained from the Food and Drug Administration Department of Health and
Human Services - Public Health Service Washington DC httpwwwfdagov (accessed March
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18 Harris D C Quantitative Analysis 5th
ed Freeman New York 1999 Chapter 19
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 10
Medicioacuten de hierro en la yema de huevo Un experimento de anaacutelisis instrumental usando
principios bioquiacutemicos
Kevin M Maloney Emmanuel M Quiazon and Ramee Indralingam
Department of Chemistry Stetson University DeLand FL 32723
(Journal of Chemical Education 2008 85 399-400)
E-mail rindralistetsonedu
Introduccioacuten
En el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en huevos la caacutescara la yema yo la
albuacutemina se incineran o digieren en medio aacutecido para destruir la materia orgaacutenica y los residuos
minerales se disuelven en aacutecido para posteriormente analizarlos por espectrometriacutea de emisioacuten
atoacutemica de plasma acoplado inductivamente o espectrometriacutea de absorcioacuten atoacutemica de flama1 La
presente praacutectica consiste en un experimento para determinar el contenido de hierro en la yema de
huevo utilizando una extraccioacuten quiacutemica de hierro y espectrofotometriacutea de luz visible del complejo
de hierro de 110-fenantrolina para la cuantificacioacuten Estudios espectrofotomeacutetricos de los
complejos de Fe(II)-110-fenantrolina se han utilizado en experimentos tales como la
determinacioacuten de hierro en aguas residuales2 y el meacutetodo de la pendiente-relacioacuten para la
determinacioacuten de la foacutermula del complejo3 En este estudio se usa soacutelo la yema de huevo ya que
contiene casi todo el hierro que hay en un huevo y la extraccioacuten es maacutes eficiente que con el huevo
entero El experimento es adecuado para cursos de anaacutelisis instrumental y sirve para demostrar los
principios que pueden ser utilizados para la extraccioacuten de un mineral desde una matriz orgaacutenica
compleja
Hay dos clases de proteiacutenas enlazadas a hierro en huevo La ovotransferrina en la albuacutemina y la
fosfovitina en la yema Mientras que praacutecticamente todo el hierro en el huevo estaacute enlazado como
Fe3+
en la fosfovitina la ovotransferrina es deficiente en Fe y se utiliza como un mecanismo de
proteccioacuten para el desarrollo del embrioacuten en el huevo Actuacutea privando de hierro a bacterias
invasoras
La quimotripsina es una enzima que utiliza cataacutelisis covalente eficiente para la ruptura de enlaces
peptiacutedicos4 y en este meacutetodo se utiliza una solucioacuten de α-quimotripsina para liberar el Fe
3+
enlazado a la fosfovitina de la yema
El estudio analiacutetico de hierro se puede concentrar sobre la yema de huevo Se deberaacute pesar una
porcioacuten de la yema de huevo hidrolizar la proteiacutena usando una solucioacuten de la enzima -
quimotripsina reducir el Fe3+
a Fe2+
usando clorhidrato de hidroxilamina y formar el complejo del
ioacuten ferroso con 110-fenantrolina en un buffer apropiado Despueacutes se precipitaraacuten las proteiacutenas con
aacutecido tricloroaceacutetico y se centrifugaraacute la muestra El sobrenadante el cual contiene el complejo de
hierro se usaraacute para el anaacutelisis espectromeacutetrico
El tiempo estimado para esta praacutectica es de tres horas
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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httprsbinfonihgovij (accessed May 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
Vitamin K Arsenic Boron Chromium Copper Iodine Iron Manganese Molybdenum Nickel
Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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httpwwwkingsfordorgkhsWebrfselemsciiron2html (accessed March 2009) Iron in Cereal
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2009)
Whittaker P Tufaro P R Rader J I J Am Coll Nutr 2001 20 247ndash254
6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
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of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 10
Medicioacuten de hierro en la yema de huevo Un experimento de anaacutelisis instrumental usando
principios bioquiacutemicos
Kevin M Maloney Emmanuel M Quiazon and Ramee Indralingam
Department of Chemistry Stetson University DeLand FL 32723
(Journal of Chemical Education 2008 85 399-400)
E-mail rindralistetsonedu
Introduccioacuten
En el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en huevos la caacutescara la yema yo la
albuacutemina se incineran o digieren en medio aacutecido para destruir la materia orgaacutenica y los residuos
minerales se disuelven en aacutecido para posteriormente analizarlos por espectrometriacutea de emisioacuten
atoacutemica de plasma acoplado inductivamente o espectrometriacutea de absorcioacuten atoacutemica de flama1 La
presente praacutectica consiste en un experimento para determinar el contenido de hierro en la yema de
huevo utilizando una extraccioacuten quiacutemica de hierro y espectrofotometriacutea de luz visible del complejo
de hierro de 110-fenantrolina para la cuantificacioacuten Estudios espectrofotomeacutetricos de los
complejos de Fe(II)-110-fenantrolina se han utilizado en experimentos tales como la
determinacioacuten de hierro en aguas residuales2 y el meacutetodo de la pendiente-relacioacuten para la
determinacioacuten de la foacutermula del complejo3 En este estudio se usa soacutelo la yema de huevo ya que
contiene casi todo el hierro que hay en un huevo y la extraccioacuten es maacutes eficiente que con el huevo
entero El experimento es adecuado para cursos de anaacutelisis instrumental y sirve para demostrar los
principios que pueden ser utilizados para la extraccioacuten de un mineral desde una matriz orgaacutenica
compleja
Hay dos clases de proteiacutenas enlazadas a hierro en huevo La ovotransferrina en la albuacutemina y la
fosfovitina en la yema Mientras que praacutecticamente todo el hierro en el huevo estaacute enlazado como
Fe3+
en la fosfovitina la ovotransferrina es deficiente en Fe y se utiliza como un mecanismo de
proteccioacuten para el desarrollo del embrioacuten en el huevo Actuacutea privando de hierro a bacterias
invasoras
La quimotripsina es una enzima que utiliza cataacutelisis covalente eficiente para la ruptura de enlaces
peptiacutedicos4 y en este meacutetodo se utiliza una solucioacuten de α-quimotripsina para liberar el Fe
3+
enlazado a la fosfovitina de la yema
El estudio analiacutetico de hierro se puede concentrar sobre la yema de huevo Se deberaacute pesar una
porcioacuten de la yema de huevo hidrolizar la proteiacutena usando una solucioacuten de la enzima -
quimotripsina reducir el Fe3+
a Fe2+
usando clorhidrato de hidroxilamina y formar el complejo del
ioacuten ferroso con 110-fenantrolina en un buffer apropiado Despueacutes se precipitaraacuten las proteiacutenas con
aacutecido tricloroaceacutetico y se centrifugaraacute la muestra El sobrenadante el cual contiene el complejo de
hierro se usaraacute para el anaacutelisis espectromeacutetrico
El tiempo estimado para esta praacutectica es de tres horas
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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httprsbinfonihgovij (accessed May 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
Vitamin K Arsenic Boron Chromium Copper Iodine Iron Manganese Molybdenum Nickel
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3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
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8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
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of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 10
Medicioacuten de hierro en la yema de huevo Un experimento de anaacutelisis instrumental usando
principios bioquiacutemicos
Kevin M Maloney Emmanuel M Quiazon and Ramee Indralingam
Department of Chemistry Stetson University DeLand FL 32723
(Journal of Chemical Education 2008 85 399-400)
E-mail rindralistetsonedu
Introduccioacuten
En el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en huevos la caacutescara la yema yo la
albuacutemina se incineran o digieren en medio aacutecido para destruir la materia orgaacutenica y los residuos
minerales se disuelven en aacutecido para posteriormente analizarlos por espectrometriacutea de emisioacuten
atoacutemica de plasma acoplado inductivamente o espectrometriacutea de absorcioacuten atoacutemica de flama1 La
presente praacutectica consiste en un experimento para determinar el contenido de hierro en la yema de
huevo utilizando una extraccioacuten quiacutemica de hierro y espectrofotometriacutea de luz visible del complejo
de hierro de 110-fenantrolina para la cuantificacioacuten Estudios espectrofotomeacutetricos de los
complejos de Fe(II)-110-fenantrolina se han utilizado en experimentos tales como la
determinacioacuten de hierro en aguas residuales2 y el meacutetodo de la pendiente-relacioacuten para la
determinacioacuten de la foacutermula del complejo3 En este estudio se usa soacutelo la yema de huevo ya que
contiene casi todo el hierro que hay en un huevo y la extraccioacuten es maacutes eficiente que con el huevo
entero El experimento es adecuado para cursos de anaacutelisis instrumental y sirve para demostrar los
principios que pueden ser utilizados para la extraccioacuten de un mineral desde una matriz orgaacutenica
compleja
Hay dos clases de proteiacutenas enlazadas a hierro en huevo La ovotransferrina en la albuacutemina y la
fosfovitina en la yema Mientras que praacutecticamente todo el hierro en el huevo estaacute enlazado como
Fe3+
en la fosfovitina la ovotransferrina es deficiente en Fe y se utiliza como un mecanismo de
proteccioacuten para el desarrollo del embrioacuten en el huevo Actuacutea privando de hierro a bacterias
invasoras
La quimotripsina es una enzima que utiliza cataacutelisis covalente eficiente para la ruptura de enlaces
peptiacutedicos4 y en este meacutetodo se utiliza una solucioacuten de α-quimotripsina para liberar el Fe
3+
enlazado a la fosfovitina de la yema
El estudio analiacutetico de hierro se puede concentrar sobre la yema de huevo Se deberaacute pesar una
porcioacuten de la yema de huevo hidrolizar la proteiacutena usando una solucioacuten de la enzima -
quimotripsina reducir el Fe3+
a Fe2+
usando clorhidrato de hidroxilamina y formar el complejo del
ioacuten ferroso con 110-fenantrolina en un buffer apropiado Despueacutes se precipitaraacuten las proteiacutenas con
aacutecido tricloroaceacutetico y se centrifugaraacute la muestra El sobrenadante el cual contiene el complejo de
hierro se usaraacute para el anaacutelisis espectromeacutetrico
El tiempo estimado para esta praacutectica es de tres horas
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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ed W H Freeman and Company New York
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 11
Clorhidrato de hidroxilamina NH2OHHCl [5470ndash11ndash1]
Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado Fe(NH4)2(SO4)26H2O [7783ndash85ndash9]
110-fenantrolina [66ndash71ndash7]
Acetato de sodio trihidratado CH3COONa3H2O [6131ndash90ndash4]
Aacutecido aceacutetico glacial CH3COOH [64ndash19ndash7]
α-quimotripsina [9004ndash07ndash3]
Aacutecido tricloroaceacutetico CCl3COOH [76ndash03ndash9]
Fosfato monobaacutesico de sodio monohidratado NaH2PO4H2O [10049ndash21ndash5]
Fosfato dibaacutesico de sodio dodecahidratado Na2HPO412H2O [10039ndash32ndash4]
Hielo para el bantildeo refrigerante
Soluciones a preparar
Las instrucciones dadas abajo permitiraacuten asegurar voluacutemenes suficientes para una clase de 10
estudiantes
1 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
2 Solucioacuten stock de Fe(II) 001 M Pesar con precisioacuten 0196 g Fe(NH4)2(SO4)26H2O y
transferir a un matraz volumeacutetrico de 50 mL Adicionar 50 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y finalmente aforar el matraz con agua desionizada
3 110-fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15 mL de
etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
4 Solucioacuten buffer de acetatos 01 M (pH = 5) Pesar 45 g de acetato de sodio trihidratado
y disolver en una solucioacuten de 075 mL de aacutecido aceacutetico glacial en agua desionizada
hasta alcanzar un volumen de 500 mL
5 Aacutecido tricloroaceacutetico al 30 Pesar 15 g y disolver en agua desionizada hasta llegar a
un volumen final de 50 mL
6 Solucioacuten buffer de fosfatos 005 M (pH~75) Pesar 012 g de NaH2PO4H2O y 060 g
de Na2HPO412H2O y disolver en agua desionizada hasta llegar a un volumen final de
50 mL
7 Solucioacuten de α-quimotripsina de 1 mgmL Pesar 15 mg y disolver en 15 mL de agua
desionizada Llevar a un volumen de 15 mL con buffer de fosfatos 005 M
Instrumentacioacuten
1 Espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 marca Perkin-Elmer La lectura de
absorbencias se deberaacute realizar a una λmax = 510 nm
2 Centriacutefuga refrigerada La centrifugacioacuten en friacuteo es indispensable se puede utilizar un
tubo de ensaye de 15 mL con tapoacuten de hule (el uso del tapoacuten de hule dependeraacute de la
altura del tubo de ensaye) y sellado con cinta parafilm colocado dentro de un tubo para
centriacutefuga de polipropileno de 50 mL provisto de tapa ver Figura La centriacutefuga a
utilizar se localiza en los laboratorios de hidrologiacutea En el tubo de ensaye se colocaraacute la
mezcla a centrifugar y en el tubo de propileno hielo molido con una miacutenima cantidad de
agua y etanol para crear un ambiente refrigerado para la muestra La centrifugacioacuten se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Technology Report RM 8415 National Institute of Standards and Technology Gaithesburg
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2007 AP30
7 Kononets M Y Proskurnin M A Brendysheva S N Khrycheva D J Anal Chem 2003 58
337-342
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 12
debe hacer en friacuteo para que las proteiacutenas de la yema de huevo se puedan precipitar de
forma efectiva y permitir obtener un sobrenadante transluacutecido coloreado
Riesgos
Las hojas de seguridad de los quiacutemicos usados en este experimento enfatizan precaucioacuten con
respecto a la ingestioacuten inhalacioacuten y contacto con la piel La preparacioacuten de las soluciones se debe
hacer en una campana de humos utilizando guantes Ademaacutes se conoce que el aacutecido tricloroaceacutetico
y la 110-fenantrolina son dantildeinas para el ambiente
Procedimiento
La yema de huevo se separa de la albuacutemina se pesa y se agita bien con una barra de agitacioacuten
magneacutetica La solucioacuten de quimotripsina y clorhidrato de hidroxilamina se antildeaden a una aliacutecuota
de yema previamente pesada Se encontroacute que debido a la complejidad bioloacutegica de la matriz de la
yema de huevo se tiene que antildeadir un volumen grande de solucioacuten de 110-fenantrolina para
completar la formacioacuten del complejo Tambieacuten se requiere la adicioacuten de etanol para la
estabilizacioacuten del complejo5 El blanco para la medicioacuten espectromeacutetrica se obtiene a partir de una
aliacutecuota de yema de huevo sujeta al mismo procedimiento utilizado arriba pero sin la adicioacuten de
110-fenantrolina
Despueacutes de que se desarrolle por completo el color del complejo se antildeade aacutecido tricloroaceacutetico
este inmediatamente precipita a las proteiacutenas La solucioacuten se centriacutefuga a baja temperatura El
sobrenadante se transfiere a un matraz volumeacutetrico y se lleva hasta el afore
La formacioacuten del complejo entre el Fe2+
y la 110-fenantrolina es dependiente del pH la intensidad
del color no se afecta por la adicioacuten del aacutecido tricloroaceacutetico El aacutecido tricloroaceacutetico lleva el pH
de la muestra hasta 2 sin cambiar el valor de la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten de una
muestra por varias horas El complejo tiene una constante de formacioacuten alta del orden de 1 x
1021
6 y se ha encontrado que es estable en un intervalo de pH de 15 a 90
7 Consecuentemente se
puede deducir que la estabilidad termodinaacutemica prevalece sobre la disociacioacuten cineacutetica del
complejo durante el tiempo que dura el experimento Se encontroacute que el color de la muestra se
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
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1000
620
1000
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1000
630
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1000
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1000
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1000
650
1000
655
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660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 13
desvanece cuando se almacena durante toda una noche y consecuentemente los valores de
absorbancia medidos en estas muestras disminuyen
Los espectros de absorcioacuten de cada estaacutendar el blanco y cada una de las muestras en solucioacuten se
obtendraacuten usando un espectrofotoacutemetro de UVVis Las curvas de calibracioacuten se construyen
usando la absorbancia a la longitud de onda de maacutexima absorbancia versus la concentracioacuten de los
estaacutendares en molL La concentracioacuten de Fe(II) en la muestra en solucioacuten se calcula usando la
ecuacioacuten de la liacutenea recta y a partir de estos datos se puede calcular el contenido de hierro de la
yema de huevo
A Preparacioacuten de la muestra
Llevar a cabo el siguiente procedimiento por triplicado Tambieacuten llevar a cabo el procedimiento en
una aliacutecuota de yema de huevo sin la adicioacuten de 110-fenantrolina Este serviraacute como blanco en el
anaacutelisis espectromeacutetrico
1 Separar la yema de huevo de la albuacutemina y colocarla en un vaso de precipitados
previamente pesado
2 Colocar el vaso en una plancha de agitacioacuten magneacutetica colocar una barra de
agitacioacuten e iniciar la agitacioacuten hasta que la yema esteacute homogeacutenea
3 Pipetear 10 mL de la yema a un tubo de ensaye de 10 mL previamente pesado y
pese de nuevo El tubo con la aliacutecuota de yema se puede colocar acostado sobre el
platillo de la balanza analiacutetica y debido a que la viscosidad de la yema es alta no
fluiraacute
4 Adicionar 10 mL de la solucioacuten de -quimotripsina de 1 mgmL al tubo agite
suavemente para que se mezcle con la yema Despueacutes deje reposar por 20 min
pasado ese tiempo agite en un vortex por 1 min Adicionar 1 mL de la solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina y agite nuevamente por 1 min en un vortex Para
utilizar eficientemente su tiempo cuando tenga periacuteodos de inactividad
durante la preparacioacuten de la muestra tales como la espera de la actividad
enzimaacutetica desarrollo de color y centrifugado prepare los estaacutendares (ver
siguiente seccioacuten)
5 Pesar entre 003 y 005 g de 110-fenantrolina soacutelida antildeadirla a la muestra y agite
en vortex de nuevo Se debe ver un color rosa Recuerden No antildeadir la
fenantrolina al tubo que contiene el blanco
6 Adicionar 2 mL del buffer de pH = 5 y 2 mL de alcohol absoluto a la muestra y
agite con vortex hasta que el color rosa no se intensifique maacutes
7 Adicionar 10 mL de aacutecido tricloroaceacutetico al 30 La proteiacutena debe precipitar
inmediatamente Centrifugue a la muestra a una velocidad de 4000 rpm durante 30
min a 4ordm C
8 Decantar el sobrenadante a una probeta graduada de 50 mL
9 Si el agregado de proteiacutena que estaacute en el tubo de ensaye todaviacutea tiene un color rosa
adicionar al tubo de ensaye 1 mL de H2O 2 mL de clorhidrato de hidroxilamina al 5
2 mL de solucioacuten buffer de pH = 5 y 2 mL de etanol absoluto
10 Romper el agregado de proteiacutena con una varilla de vidrio agitar en vortex y
centrifugar de nuevo por 30 min a 4000 rpm a 4ordm C
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
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(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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System ASTM International West Conshohoken PA 2001
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Internet sRGB Version 110 httpwwwcolororgsRGBhtml (accessed May 2009)
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httprsbinfonihgovij (accessed May 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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httpwwwkingsfordorgkhsWebrfselemsciiron2html (accessed March 2009) Iron in Cereal
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6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 14
11 Combinar los sobrenadantes Si hay gloacutebulos de grasa sifonearlos cuidadosamente
usando una pipeta Pasteur y eliminarlos Alternativamente se puede adicionar 1 mL
de eacuteter etiacutelico y despueacutes de que la grasa se disuelva en la fase eteacuterea esta fase se
separa con la pipeta Pasteur Depositar la fase eteacuterea en un contenedor de
desperdicios orgaacutenicos
12 Transferir los sobrenadantes desengrasados a un matraz volumeacutetrico de 25 mL y
aforar con agua desionizada
B Preparacioacuten de los estaacutendares
1 Asegurarse de tener cinco matraces volumeacutetricos de 50 mL limpios Usando la
micropipeta correspondiente para transferir 50 100 150 200 y 250 μL de la
solucioacuten stock 00100 M de Fe(II) stock a los matraces volumeacutetricos limpios
Aseguacuterese de etiquetar apropiadamente los matraces
2 A cada uno de los matraces anteriores pipeteeacute 20 mL de una solucioacuten de
clorhidrato de hidroxilamina al 5 50 mL de la solucioacuten buffer de pH = 5 y 30
mL de solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 y finalmente afore con agua
desionizada
C Mediciones espectrofotomeacutetricas y anaacutelisis de datos
1 Usar el espectrofotoacutemetro de UVVis Lambda 35 Marca Perkin-Elmer leer la
absorbencia de cada solucioacuten de estaacutendar muestra y solucioacuten blanco
2 Examinar las absorbencias de los estaacutendares Recuerde sustraer la absorbancia del
blanco
3 Construir una curva de calibracioacuten usando el software Excel
4 De la curva de calibracioacuten determine la concentracioacuten de Fe(II) en la solucioacuten de la
muestra
5 Finalmente calcule la concentracioacuten de hierro contenido en la yema de huevo en
mg
D Reporte de Laboratorio
Escriba su reporte de laboratorio en el formato usual Incluya una discusioacuten de coacutemo y porqueacute este
procedimiento experimental es exitoso para la extraccioacuten de Hierro desde su matriz bioloacutegica
Compare este meacutetodo con el meacutetodo aceptado para la determinacioacuten de hierro en alimentos
Notas del Instructor
Las soluciones stock de Fe(II) -quimotripsina clorhidrato de hidroxilamina buffer de
acetato de pH = 5 aacutecido tricloroaceacutetico y 110-fenantrolina deberaacuten ser preparadas por los
alumnos
Para eficientar el uso de su tiempo las soluciones de los estaacutendares del complejo de
tris(110-fenantrolina)hierro (II) usadas para generar las curvas de calibracioacuten deberaacuten ser
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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4 JCE Editorial Staff J Chem Educ 2004 81 1584A Iron in Cereal
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7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 15
preparadas por los estudiantes en los periacuteodos de inactividad durante la preparacioacuten de la
muestra tales como la espera para la actividad enzimaacutetica desarrollo de color y
centrifugado La preparacioacuten de los estaacutendares de calibracioacuten y muestras se pueden
completar en un periacuteodo de laboratorio de tres horas
Cada estudiante debe usar una yema de huevo la cual seraacute suficiente para el anaacutelisis por
triplicado de una muestra y un blanco
Los estudiantes deberaacuten usar micropipetas por conveniencia exactitud y precisioacuten en los
voluacutemenes medidos
Los estudiantes deben determinar la longitud de absorcioacuten maacutexima del complejo tris(110-
fenantrolina)hierro (II) y debe ser 460 nm Esto se lograraacute haciendo un ldquobarridordquo de
longitudes de onda
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
Vitamin K Arsenic Boron Chromium Copper Iodine Iron Manganese Molybdenum Nickel
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3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
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8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 16
Maacutes allaacute de max Transformando los espectros visibles a valores de color de 24-bits
Darren L Williams Thomas J Flaherty Casie L Jupe Stephanie A Coleman Kara A Marquez
and Jamie J Stanton
Department of Chemistry Sam Houston State University Huntsville TX 77340
(Journal of Chemical Education 2007 84 1873-1877)
e-mail williamsshsuedu
Introduccioacuten
El antildeo 2006 marcoacute el 75 aniversario de la Standard Colorimetric Observer1 (en espantildeol
Observador Colorimeacutetrico Estaacutendar) publicado por la Comisioacuten Internacional de la Iluminacioacuten
(CIE por sus siglas en franceacutes)2 La estaacutendar CIE establecioacute las bases de la colorimetriacutea moderna
proporcionando una rama objetiva para la especificacioacuten del color que es vital para los fabricantes
de alimentos textiles pigmentos para pinturas asiacute como para los desarrolladores y usuarios de
imaacutegenes digitales Como resultado de esto se han desarrollado programas computacionales y
estaacutendares para calcular los valores triestiacutemulo CIE3
Es difiacutecil saber el impacto que la colorimetriacutea cuantitativa ha tenido en la sociedad Por tal motivo
en 1993 se formoacute el Consorcio Internacional del Color (ICC por sus siglas en ingleacutes) integrado
por Adobe Apple y otros para producir y coordinar el manejo del color a escala mundial5 Los
esfuerzos de la ICC para llevar a cabo la estandarizacioacuten han conducido a desarrollar software para
caacutemaras y escaacuteneres para asegurar que los datos de imaacutegenes se guarden en los colores espaciales
RGB6 Asiacute mismo los monitores y las impresoras usan software similar para transformar la
informacioacuten RGB en un archivo de imagen con los colores definidos por la tinta u por espacio de
color de foacutesforo La ICC eligioacute como base la definicioacuten colorimeacutetrica de la espectrofotometriacutea
visible al proceso para convertir un espectro visible en valores de color RGB Tambieacuten motivo de
esta praacutectica
Se han publicado varios trabajos orientados a explicar la teoriacutea de la absorcioacuten de luz visible por
especies atoacutemicas y moleculares como origen del color En una de esas publicaciones Orna
proporcionoacute una muy clara y comprensiva presentacioacuten de la quiacutemica del color7 y Lagorio en otra
publicacioacuten extendioacute la discusioacuten del color desde la escala molecular a la escala de soacutelidos
voluminosos para color reflectivo8
Es interesante notar que la discusioacuten cientiacutefica del color frecuentemente ha venido usando una
descripcioacuten complementaria geneacuterica del origen del color percibido En teacuterminos de color
complementario el color sustraiacutedo se determinoacute por la longitud de onda de maacutexima absorcioacuten
(max) Consecuentemente si un objeto teniacutea un valor de max en la regioacuten amarilla del espectro
entonces el objeto deberiacutea percibirse con el color complementario al amarillo el cuaacutel es el violeta
En contraste a una descripcioacuten de color geneacuterica la conexioacuten rigurosa del espectro visible con la
dimensioacuten de color estaacutendar estaacute bien definida Los caacutelculos involucrados para realizar esta
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
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485
1000
490
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495
1000
500
1000
505
1000
510
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515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
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3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
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8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 17
transformacioacuten se han facilitado enormemente con el uso de hojas de caacutelculo para el anaacutelisis de
datos quiacutemicos La hoja de caacutelculo que se utiliza con mayor frecuencia es EXCELMR
9
Esquema del experimento
El esquema de colorimetriacutea mostrado en la figura 1 proporciona un perfil visual de la simulacioacuten
coleccioacuten y anaacutelisis de datos asiacute como una comparacioacuten digital de imaacutegenes
Anaacutelisis de laboratorio
El color transmitido se analiza llenando cuatro cubetas de plaacutestico de 1 cm con soluciones de
cuatro bebidas comerciales de la misma marca (por ejemplo gatoradeMR
) diferentes colores y que
sean transluacutecidas
Para documentar el color percibido de las soluciones en las cubetas se fotografiacutean con una caacutemara
fotograacutefica digital Las cubetas se colocan enfrente de un fondo blanco
Los espectros visibles de las soluciones coloreadas se obtienen usando como referencia de liacutenea
base al agua Se utiliza un espectrofotoacutemetro Perkin-Elmer Lambda 35 para colectar los espectros
en el intervalo de 400-700 nm con un espaciado de puntos-datos de 5 nm requerido para utilizarlos
con los datos del iluminante y el observador CIE 2ordm Los datos se exportan a un archivo como texto
ASCII Estos datos estaraacuten listos para utilizarlos en hojas de caacutelculo por ejemplo EXCELMR
Es altamente recomendable que los alumnos realicen el tren de caacutelculo para convertir los datos
espectroscoacutepicos en imaacutegenes de color en una hoja de caacutelculo
Esta praacutectica se ha organizado usando los pasos mostrados en la Figura 1 para facilitar la
construccioacuten metodoloacutegica de un anaacutelisis de color con hoja de caacutelculos
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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httprsbinfonihgovij (accessed May 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
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3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
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Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 18
Figura 1 Procedimiento general para realizar la determinacioacuten de color utilizando un barrido de
longitud de onda y convirtiendo estos datos a los valores triestiacutemulos XYZ y RGB
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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httprsbinfonihgovij (accessed May 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 19
Paso 1 Determinacioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Las funciones del observador estaacutendar CIE (Figura2) se determinaron experimentalmente hace 77
antildeos para ser utilizadas como una aproximacioacuten de la respuesta espectral del ojo Esas tres
funciones de comparacioacuten de color han permitido la definicioacuten de los valores triestiacutemulos [X Y Z]
Los espectros visibles de las cuatro soluciones de bebidas a evaluar deberaacuten presentarse en una
figura Los espectros de las soluciones se importaraacuten a EXCELMR
y se combinaraacuten con las
funciones de color del observador y del iluminante D656 para ello deberaacuten utilizar la ecuacioacuten 1
Figura 2 Espectros de los paraacutemetros X Y y Z del observador a 2ordm de 1931 asiacute como del
iluminante D65
La combinacioacuten depende de la integracioacuten numeacuterica normalizada de esos elementos el iluminante
la muestra y la funcioacuten de comparacioacuten de color como se muestra en las ecuaciones La potencia
espectral relativa de un iluminante estaacutendar CIE es S() y representa las condiciones de
iluminacioacuten tales como la iluminacioacuten incandescente iluminacioacuten fluorescente o luz del diacutea con
una temperatura de color de 6500 K para S() como lo sugiere el estaacutendar ICC La respuesta
espectral de las soluciones problemas en transmitancia a una escala de 0-1 es R() La respuesta
espectral de las funciones de comparacioacuten de color estaacutendar X() Y() y Z() (Figura 2) estaacuten
tabuladas en la Tabla 2
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
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415
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1000
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Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
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570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 20
Paso 2 Transformacioacuten de X Y Z usando la matriz ICC
La escala de colores opuestos denota valores positivos y negativos a lo largo de un eje particular
Por ejemplo el valor de a designa la cantidad de rojo con valores positivos y los valores
negativos son designados al verde Un valor b positivo designa la cantidad de amarillo y un valor
negativo de b designa el azul Los valores de L designan la luminosidad desde 0 (negro) a 100
(blanco)
Figura 3 Diagrama de cromaticidad x y CIE 2ordm 1931
Las coordenadas de cromaticidad son una manera conveniente para presentar y discutir diferencias
de color La figura 3 seraacute de utilidad para identificar el color de las soluciones de bebidas a partir
de las coordenadas de cromaticidad la cuales se calculan a partir de los valores triestiacutemulos con las
siguientes ecuaciones
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
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1000
640
1000
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1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 21
Mientras la CIE ha estandarizado la transformacioacuten al espacio de color antes mencionado la ICC
ha estandarizado la transformacioacuten desde [X Y Z] a valores estaacutendares de RGB en su esfuerzo por
definir un dispositivo independiente del espacio de color La ICC derivoacute una matriz 3x3 para
convertir el vector triestiacutemulo [X Y Z] al vector RGG estaacutendar [sR sG sB]6
RsRGB 3241 -15374 -04986 X
GsRGB -09692 1876 00416 Y
BsRGB 00556 -0204 1057 Z
Paso 3 Correccioacuten para pantallas de tubos de rayos catoacutedicos (CRT por sus siglas en
ingleacutes)
Los valores sRGB se corrigen debido a que los tubos de rayos catoacutedicos (CRT) presentan una
respuesta no lineal a las sentildeales de entrada sRGB Esta etapa se puede omitir si no se usan
monitores con CRT La correccioacuten es condicional es decir depende de la magnitud de cada uno
de los valores en [sR sG sB] y aplicando las ecuaciones correspondientes se pueden obtener los
valores para [sR‟ sG‟ sB‟] para cada una de las soluciones de bebidas Para maacutes detalles revise la
referencia 6
Paso 4 Conversioacuten al coacutedigo de color sRGB de 24 bits
Cada valor en [sR‟ sG‟ sB‟] se escala a una resolucioacuten de 8 bits debido a que las computadoras
tiacutepicamente asignan 8 bits a cada canal de color El teacutermino 8 bits se refiere a 8 diacutegitos binarios
con un miacutenimo de 0000 0000 y un maacuteximo de 1111 1111 Debido a que hay tres canales de
color y los canales de color son de 8 bits los valores de sRsGsB se representan como
[sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 22
Este se conoce como codificacioacuten de 24 bits Los equivalentes base diez de esos extremos son 0 y
255
(20 + 2
1 + 2
2 + 2
3 + 2
4 + 2
5 + 2
6 + 2
6 + 2
8 = 255)
Los valores RGB base diez de 24 bits para el negro son [0 0 0] y los valores para el blanco son
[255 255 255] Los valores [sR‟ sG‟ sB‟] para las soluciones de bebidas se ajustan al intervalo 0-
255 usando las siguientes ecuaciones
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 1 y gt0 entonces
sR‟8bits = 2550 x sR‟
sG‟8bits = 2550 x sG‟
sB‟8bits = 2550 x sB‟
Si los valores de sR‟ sG‟ y sB‟ son lt 0 oacute gt 1 entonces sR‟8bits sG‟8bits y sB‟8bits son 0 oacute 255
respectivamente
Paso 5 Comparando las imaacutegenes digitales con las muestras de color de 24 bit
El coacutedigo de color de 24 bits es una medida objetiva del color de las soluciones para ver los
resultados se deberaacuten crear rectaacutengulos de color de las muestras en EXCELMR
Los colores de
fondo de los objetos dibujados se cambian a los valores de [sR‟8bits sG‟8bits sB‟8bits] para cada una
de las soluciones de bebidas y el agua (blanco)
La imagen digital se debe editar con el paquete computacional procesador de imagenes ImageJ
ImageJ presenta los valores de RGB colocando el cursor en la imagen10
La brillantez de la imagen
se incrementa hasta que la cubeta de agua tenga valores para RGB de [255 255 255]
Posteriormente los valores de RGB para cada muestra se leen usando el cursor La imagen con la
brillantez corregida se importa a EXCEL produciendo una comparacioacuten con entre las imaacutegenes
fotograacuteficas y las imaacutegenes producidas con los espectros de las muestras
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 23
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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4 JCE Editorial Staff J Chem Educ 2004 81 1584A Iron in Cereal
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6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
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6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
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8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 24
Tabla 1 Datos de transmitancia para las cuatro soluciones de bebidas
Longitud de onda (nm) Bebida 1 Bebida 2 Bebida 3 Bebida 4 Agua
400
1000
405
1000
410
1000
415
1000
420
1000
425
1000
430
1000
435
1000
440
1000
445
1000
450
1000
455
1000
460
1000
465
1000
470
1000
475
1000
480
1000
485
1000
490
1000
495
1000
500
1000
505
1000
510
1000
515
1000
520
1000
525
1000
530
1000
535
1000
540
1000
545
1000
550
1000
555
1000
560
1000
565
1000
570
1000
575
1000
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580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
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Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
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8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
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of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 25
580
1000
585
1000
590
1000
595
1000
600
1000
605
1000
610
1000
615
1000
620
1000
625
1000
630
1000
635
1000
640
1000
645
1000
650
1000
655
1000
660
1000
665
1000
670
1000
675
1000
680
1001
685
1000
690
1000
695
1000
700
1000
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 26
Tabla 2 Datos del observador CIE 2ordm de 1931 y del iluminante D65
The 2deg Standard Color Matching Functions descargadas de httpwwwciecoat
Wavelength (nm) x(l) y(l) z(l) CIE D65 S(l)
400 001431 000040 006785 8275490
405 002319 000064 011020 8712040
410 004351 000121 020740 9148600
415 007763 000218 037130 9245890
420 013438 000400 064560 9343180
425 021477 000730 103905 9005700
430 028390 001160 138560 8668230
435 032850 001684 162296 9577360
440 034828 002300 174706 10486500
445 034806 002980 178260 11093600
450 033620 003800 177211 11700800
455 031870 004800 174410 11741000
460 029080 006000 166920 11781200
465 025110 007390 152810 11633600
470 019536 009098 128764 11486100
475 014210 011260 104190 11539200
480 009564 013902 081295 11592300
485 005795 016930 061620 11236700
490 003201 020802 046518 10881100
495 001470 025860 035330 10908200
500 000490 032300 027200 10935400
505 000240 040730 021230 10857800
510 000930 050300 015820 10780200
515 002910 060820 011170 10629600
520 006327 071000 007825 10479000
525 010960 079320 005725 10623900
530 016550 086200 004216 10768900
535 022575 091485 002984 10604700
540 029040 095400 002030 10440500
545 035970 098030 001340 10422500
550 043345 099495 000875 10404600
555 051205 100000 000575 10202300
560 059450 099500 000390 10000000
565 067840 097860 000275 9816710
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 27
570 076210 095200 000210 9633420
575 084250 091540 000180 9606110
580 091630 087000 000165 9578800
585 097860 081630 000140 9223680
590 102630 075700 000110 8868560
595 105670 069490 000100 8934590
600 106220 063100 000080 9000620
605 104560 056680 000060 8980260
610 100260 050300 000034 8959910
615 093840 044120 000024 8864890
620 085445 038100 000019 8769870
625 075140 032100 000010 8549360
630 064240 026500 000005 8328860
635 054190 021700 000003 8349390
640 044790 017500 000002 8369920
645 036080 013820 000001 8186300
650 028350 010700 000000 8002680
655 021870 008160 000000 8012070
660 016490 006100 000000 8021460
665 012120 004458 000000 8124620
670 008740 003200 000000 8227780
675 006360 002320 000000 8028100
680 004677 001700 000000 7828420
685 003290 001192 000000 7400270
690 002270 000821 000000 6972130
695 001584 000572 000000 7066520
700 001136 000410 000000 7160910
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
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of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 28
Anaacutelisis de minerales en granos enteros de cereal para desayuno
Paul Hooker
(Journal of Chemical Education 2005 82 1223-1225)
e-mail phookerwestminstercollegeedu
Introduccioacuten
El estudio original utilizoacute un cereal para desayuno marca ldquoCereal TotalTM
rdquo ya que es un producto
de consumo familiar muy popular en los EU y puede contener el 100 del valor diario de varias
vitaminas y minerales requeridos por el consumidor Seguacuten la etiqueta nutrimental de este
producto se espera que una porcioacuten de 30 g contenga 18 mg de Fe 15 mg de Zn y 1000 mg de
Ca7 Las cantidades reales requeridas de estos elementos en la dieta de una persona son muy
dependientes de la edad el sexo etc Por ejemplo la Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) de Fe es
de 18 mg diarios para mujeres premenopaacuteusicas pero soacutelo 8 mg diarios para los hombres y
mujeres postmenopaacuteusicas7 Esta cantidad aumenta a 27 mg diarios para las mujeres embarazadas
Los DRI‟s y ULA‟s (Liacutemite Superior de Tolerancia de ingesta por debajo de la cual probablemente
no hay riesgos de efectos adversos) de Fe Ca y Zn se resumen en la Tabla 1iexclError Marcador
no definido 7
Tabla 1 Ingesta Dietaria de Referencia (DRI) y Liacutemite Superior de Tolerancia de Ingesta (UL)
para Fe Ca y Zn
Elemento _______DRI(mgday)______
Hombres Mujeres
UL
(mgdiacutea)
Hierro 8-11 8-27 45
Calcio 1000-1300 1000-1300 2500
Zinc 11 8 40
El trigo es una fuente natural de hierro pero para asegurar los 18 mg de Fe por porcioacuten se debe
antildeadir Fe suplementario en forma de limadura a las hojuelas Este hierro suplementario estaacute en su
forma elemental reducida y hay suficiente como para hacer magneacutetica a la hojuela Una hojuela de
cereal flotando en el agua claramente es atraiacuteda por un magneto fuerte de neodimio y es una
demostracioacuten popular muy bien conocida7 La propiedad magneacutetica del hierro facilita su
separacioacuten desde la mezcla de cereal compleja asiacute como su cuantificacioacuten en una sesioacuten de
laboratorio tiacutepica En cursos de anaacutelisis instrumental una muestra de cereal se calcina en un horno
y las cenizas se disuelven en una solucioacuten aacutecida antes de su anaacutelisis El Fe suplementario se puede
remover magneacuteticamente previo al procedimiento de calcinacioacuten de la muestra de cereal asiacute como
cuantificar por separado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 29
La fortificacioacuten de harinas y cereales se ha practicado en los EU desde 1941 los productos
derivados de cereales se han suplementado ya sea con Fe reducido o fosfato de hierro (III)7 Para
incrementar la biodisponibilidad del Fe y prevenir defectos del tubo neural en el uacutetero
frecuentemente se antildeade aacutecido foacutelico a esos productos alimenticios La anemia es una
consecuencia de la deficiencia de Fe en la dieta especialmente en mujeres lactantes o
embarazadas Tambieacuten puede haber consecuencias de un exceso de ingesta de Fe7 La
hemocromatosis es una enfermedad geneacutetica que afecta a uno de cada 400 individuos descendiente
de nor-Europeos durante el desarrollo de esta enfermedad la absorcioacuten de hierro intestinal
aumenta conduciendo a severos dantildeos en oacuterganos
En un experimento informal como parte de este estudio a 20 estudiantes en una clase de quiacutemica
general se les proporcionaron un paquete de Cereal TotalTM
para que se lo llevaran a casa y
pusieran su tamantildeo de porcioacuten ldquonormalrdquo en su desayuno Se encontroacute que su tamantildeo de porcioacuten
tiacutepica fue de casi tres veces los 30 g especificados en el envase de Cereal TotalTM
Este resultado se
corroboroacute por estudios recientes donde un tamantildeo de porcioacuten actual consumido fue de 75 plusmn 6 g por
hombre adulto y de 66 plusmn 4 g por mujer adultaiexclError Marcador no definido Claramente al
comer Cereal TotalTM
una persona comuacutenmente excede la DRI para Fe incluso el UL Sin
embargo es poco comuacuten que las partiacuteculas de hierro presentes en el cereal se puedan absorber
completamente en el tracto digestivo
El viacutenculo entre una adecuada ingesta de calcio y la prevencioacuten de la osteoporosis estaacute bien
documentado Los pocos reportes sobre el consumo en exceso de calcio indican que el catioacuten
calcio no causa dantildeos no asiacute el anioacuten carbonato7 Para el Zn el UL estaacute en 40 mgdiacutea debido a
que un exceso de este en la dieta puede inhibir la absorcioacuten de Cu7
Esta praacutectica tiene los siguientes objetivos
Proporcionar una metodologiacutea simple para un procedimiento de laboratorio que dure 3
horas donde los resultados conduzcan por si mismos a una discusioacuten relevante y que los
alumnos se comprometan con el estudio
La metodologiacutea describe la forma de extraer el Fe elemental a partir de las hojuelas de
cereal antes de la digestioacuten resultado una solucioacuten maacutes limpia Esas soluciones son maacutes
faacuteciles de manejar para la formacioacuten de complejos y espectroscopia visible
Proporciona una metodologiacutea adecuada para un anaacutelisis maacutes profundo de minerales
utilizando meacutetodos instrumentales maacutes avanzados
Riesgos
El HCl concentrado y el HNO3 6 M son aacutecidos fuertes y corrosivos El HNO3 tambieacuten es un
poderoso agente oxidante Cuando se manejan esos aacutecidos se deben evitar los derrames y la
liberacioacuten de vapores irritantes y toacutexicos Cuando maneje esos aacutecidos use una campana de humos
guantes y lentes de seguridad
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
2 Panel on Micronutrients Subcommittees on Upper Reference Levels of Nutrients and of
Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
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Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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Whittaker P Tufaro P R Rader J I J Am Coll Nutr 2001 20 247ndash254
6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 30
El acetato de sodio es peligroso si se ingiere pero no presenta riesgos especiales El clorhidrato de
hidroxilamina es un poderoso agente reductor y sus soluciones son toacutexicas si se inhalan o
ingieren y podriacutean causar irritacioacuten al contacto con la piel El cloruro de lantano heptahidratado es
un agente irritante e higroscoacutepico
Las soluciones deben colectarse y desecharse despueacutes de consultar todas las regulaciones
ambientales
Reactivos requeridos para la extraccioacuten de Fe magneacutetico (Ejercicio de Quiacutemica General)
Nuacutemero de registro CAS
HCl concentrado [7647-01-0]
HCl 10 M [7647-01-0]
HNO3 [7697-37-2]
Acetato de sodio 20 M [6131-90-4]
Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 [66-71-7]
Solucioacuten de clorhidrato de hidroxilamina al 5 [5470-11-1]
Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
(A partir de Sulfato ferroso
amoniacal hexahidratado)
[7783-85-9]
Instrucciones para la preparacioacuten de las soluciones
Las siguientes recomendaciones proporcionan los detalles sobre la preparacioacuten de reactivos para
10 estudiantes
1 Solucioacuten de 110-Fenantrolina al 01 Pesar 025 g de 110-fenantrolina y disolver en 15
mL de etanol Llevar el volumen a 250 mL con agua desionizada
2 Clorhidrato de hidroxilamina al 5 Pesar 825 g y disolver en agua desionizada hasta
tener un volumen de 165 mL
3 Solucioacuten de 10 ppm de Fe2+
Disolver 00351 g de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado
Fe(NH4)2 (SO4)26H2O en agua Antildeadir 1 mL de HCl concentrado (aq) y llevar a 500 mL
en un matraz aforado Pasar a un frasco de plaacutestico para evitar la adsorcioacuten de Fe2+
a las
paredes de cristal del matraz aforado Esta solucioacuten es mejor prepararla lo maacutes cerca
posible del momento de su utilizacioacuten O bien hacer una solucioacuten de 1000 ppm de Fe2+
estabilizar con 10 mL de HCl concentrado (aq) y diluir apropiadamente Para el trabajo
maacutes preciso la solucioacuten de Fe2+
se prepara a partir de alambre de Fe muy puro
4 Solucioacuten de acetato de sodio 20 M Disolver 2722 g de acetato de sodio trihidratado y
llevarlo a un volumen final de 100 mL con agua desionizada Esta cantidad es suficiente
para 30 estudiantes y es estable
Ejercicio de Laboratorio de Quiacutemica General
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 31
Se muelen finamente 10 g de cereal en un mortero con pistilo Los polvos se transfieren a un vaso
de precipitados y se le antildeade la cantidad necesaria de agua para generar una suspensioacuten
Posteriormente a la suspensioacuten se le coloca una barra de agitacioacuten recubierta de tefloacuten y se hace
agitar por aproximadamente 10 min La barra de agitacioacuten y el hierro colectado se transfieren a un
tubo de ensaye y se cubre con HCl concentrado (1-2 mL) para disolver el Fe La disolucioacuten del Fe
puede acelerarse colocando el tubo de ensaye en un bantildeo de agua caliente y toma
aproximadamente 5 minutos dependiendo de la cantidad Fe colectada La disolucioacuten se completa
cuando el hidroacutegeno deja de liberarse el resultado es una solucioacuten de color verde paacutelido FeCl2
(aq) Esta cantidad es transferida a un matraz aforado y diluir a 1000 ml La solucioacuten resultante se
transfiere cuantitativamente a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye con agua desionizada
hasta el aforo La concentracioacuten de Fe2+
se puede determinar espectrofotomeacutetricamente a 510 nm
por la formacioacuten de un complejo con la 110-fenantrolina y comparaacutendolo con una curva de
calibracioacuten construida a partir de soluciones de 1 2 4 5 y 8 ppm de Fe2+
Por ejemplo para
preparar un estaacutendar de Fe2+
de 10 ppm 10 mL de una solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
se
transfiere a un matraz volumeacutetrico de 10 mL Posteriormente se antildeaden dos gotas de una solucioacuten
de HCl 10 M 05 mL de hidroxialamina al 5 seis gotas de solucioacuten de acetato de sodio 20 M
y 10 mL de la solucioacuten de 110-fenantrolina al 01 Finalmente el matraz se afora con agua
desionizada El desarrollo de color se completa en 15 min La hidroxilamina reduce cualquier traza
de Fe3+
a Fe2+
y el HClAcetato de sodio controla el pH el cual debe estar entre 3 y 9 para el
desarrollo de color apropiado Los otros estaacutendares se preparan de manera similar usando la
cantidad apropiada de solucioacuten stock de 10 ppm de Fe2+
La muestra se prepara usando 20 mL de
la solucioacuten del matraz volumeacutetrico que contiene el Fe colectado de las hojuelas de cereal
antildeadiendo los reactivos apropiados y aforando con agua desionizada La absorbancia de cada
solucioacuten se mide a 510 nm Dependiendo del eacutexito de la extraccioacuten de Fe la solucioacuten problema se
deberaacute diluir cuantitativamente hasta que los valores obtenidos de absorbancia esteacuten dentro los
valores reportados por la curva estaacutendar Una vez que se tenga la concentracioacuten de Fe en la
solucioacuten problema se podraacute calcular la concentracioacuten de Fe en el matraz volumeacutetrico y finalmente
el Fe extraiacutedo de 10 g de muestra de cereal
Notas experimentales adicionales
1 Los 10 g de cereal se deberaacuten medir despueacutes de la molienda ya que se debe descartar
cualquier peacuterdida por la transferencia desde el mortero
2 La suspensioacuten aguacereal se puede agitar y antildeadir maacutes agua para obtener una solucioacuten
fluida (moacutevil) Si se utiliza plancha de agitacioacuten aseguacuterese de apagarla La barra de
agitacioacuten debe estar limpia Se recomienda utilizar un lavado previo de la barra de
agitacioacuten con HCl concentrado para eliminar material magneacutetico externo Evitar utilizar
licuadoras para la molienda debido a que las aspas de esta son propensas a atraer
partiacuteculas pequentildeas de Fe
3 Experimentos previos sugieren que se requiere un miacutenimo de 10 min para colectar la mayor
parte del Fe metaacutelico Sin embargo las barras de agitacioacuten limpias se deben dejar en la
suspensioacuten hasta que ya no presenten maacutes Fe colectado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
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Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
4 Sievers A F The herb Hunters Guide Guide Misc Publ Nordm 77 USDA Washington DC 1930
httpwwwhortpardueedunewcropHerbHuntershhuntershtml (accessed 23022009)
5 American Botanical Council The Complete German Comission E Monographs Therapeutic
Guide to Herbal Medicines 1999 httpwwwherbalgramorg (accessed 23022009)
6 a) Davies D R Jonson T M J Chem Educ 2007 84 318 b) Diacuteaz-Maroto M C Peacuterez-
Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 32
4 La cantidad de Fe colectado puede variar dependiendo de donde provienen las hojuelas
por ejemplo frecuentemente hay maacutes Fe en las hojuelas del fondo de la bolsa de cereal
5 La mayoriacutea de los estudiantes no tienen problemas transfiriendo las barras de agitacioacuten con
limadura de Fe libres de cereal a un tubo de ensaye Se debe evitar el contacto con otros
magnetos o barras de agitacioacuten debido a que si sucede eso se transferiraacute parte del Fe a
esos otros magnetos o barras de agitacioacuten La disolucioacuten del Fe es raacutepida cuando se
sumerge en un bantildeo de agua caliente y se completa cuando cesa la liberacioacuten de gas
hidroacutegeno La solucioacuten resultante es de un color verde paacutelido Esta solucioacuten se debe
transferir a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y aforar con agua desionizada
6 Alternativamente los estaacutendares se pueden preparar en tubos de ensaye pre-calibrados a un
volumen de 100 mL Esto no afecta significativamente la exactitud y precisioacuten del
experimento Ademaacutes de que reduce la necesidad de usar grandes cantidades de matraces
volumeacutetricos de 10 mL La Tabla 2 proporciona las cantidades de reactivo requeridas Los
reactivos deben adicionarse en el orden de aparicioacuten en la tabla y todas las soluciones se
deben aforar a 10 mL con agua desionizada Esperar 15 min para que se desarrolle el color
antes de determinar la curva estaacutendar a 510 nm
Tabla 2 Preparacioacuten de soluciones estaacutendares
Solucioacuten
estaacutendar
(ppm)
Solucioacuten stock
de 10 ppm de
Fe2+
(mL)
HCl 10 M
(gotas)
Hidroxilamina
al 5 (mL)
Acetato de
sodio 2 M
(gotas)
Solucioacuten de 110-
fenantrolina (mL)
10 10 2 05 6 10
20 20 2 05 6 10
40 40 2 05 6 10
50 50 2 05 6 10
80 80 2 05 6 10
7 La solucioacuten problema se prepara transfiriendo 20 mL de la solucioacuten del matraz de 100 mL
a un matraz volumeacutetrico de 100 mL y adicionando las soluciones de hidroxilamina
acetato de sodio y de 110-fenantrolina Si a la muestra de limadura de hierro se le antildeadioacute
demasiado HCl concentrado seraacute necesario ajustar el pH con solucioacuten de NaOH hasta que
el valor del pH esteacute por arriba de 2 Esto sucede cuando se usan dos o tres barras de
agitacioacuten de manera sucesiva para extraer las limaduras de Fe de la suspensioacuten Si no se
desarrolla color en esta etapa es probable que el pH siga estando muy bajo El rango de pH
oacuteptimo es de 3 a 9
Anaacutelisis de Fe Ca y Zn de Cereal para desayuno
Reactivo requerido para el anaacutelisis de Ca por Absorcioacuten Atoacutemica
Solucioacuten de cloruro de lantano preparada a partir de LaCl37H2O [10025-84-0]
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
1 U S Food and Drug Administration Center for Food Safety and Applied Nutrition A Food
Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
2 Panel on Micronutrients Subcommittees on Upper Reference Levels of Nutrients and of
Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
Vitamin K Arsenic Boron Chromium Copper Iodine Iron Manganese Molybdenum Nickel
Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC
httpbooksnapedubooks0309071836html284html (accessed March 2009)
4 JCE Editorial Staff J Chem Educ 2004 81 1584A Iron in Cereal
httpwwwkingsfordorgkhsWebrfselemsciiron2html (accessed March 2009) Iron in Cereal
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2009)
Whittaker P Tufaro P R Rader J I J Am Coll Nutr 2001 20 247ndash254
6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
4 Sievers A F The herb Hunters Guide Guide Misc Publ Nordm 77 USDA Washington DC 1930
httpwwwhortpardueedunewcropHerbHuntershhuntershtml (accessed 23022009)
5 American Botanical Council The Complete German Comission E Monographs Therapeutic
Guide to Herbal Medicines 1999 httpwwwherbalgramorg (accessed 23022009)
6 a) Davies D R Jonson T M J Chem Educ 2007 84 318 b) Diacuteaz-Maroto M C Peacuterez-
Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 33
Ejercicio de Laboratorio de Anaacutelisis Cuantitativo
Para el anaacutelisis cuantitativo de Fe Zn y Ca en las hojuelas de cereales con cuidado analiacutetico
apropiado se puede usar el siguiente protocolo
Aproximadamente 2 g de cereal previamente molidos se colocan en un vaso de precipitados de 100
mL y se secan en una estufa a 105ordm C durante toda una noche Para remover la limadura de Fe se
hace una suspensioacuten a partir de los polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada la mezcla se
agita por 20 min con una barra de agitacioacuten re cubierta de tefloacuten y previamente lavada con HCl
concentrado La barra de agitacioacuten se remueve de la suspensioacuten como se describe en el
procedimiento de Quiacutemica General y el Fe colectado se disuelve en HCl concentrado y se analiza
espectrofotomeacutetricamente Adicionalmente se puede hacer la medicioacuten de Fe por absorcioacuten
atoacutemica
El resto de la suspensioacuten se seca en una estufa a 90ordm C durante toda una noche y despueacutes se
transfiere a un crisol de porcelana El crisol con la muestra se coloca en una estufa a 105ordm C hasta
que la muestra permanezca a peso constante Para lograr esto cada cierto tiempo se debe sacar el
crisol con la muestra enfriarlo en un desecador y pesar Cuando las dos uacuteltimas lecturas de peso
sean praacutecticamente iguales se suspende el secado Despueacutes la muestra se carboniza en un mechero
Bunsen hasta que cese la formacioacuten de humo y se obtenga un residuo negro Este se coloca en una
mufla a 650ordm C durante toda una noche obtenieacutendose unas cenizas de color blanco grisaacuteceo Las
cuales se disuelven cuidadosamente en un miacutenimo de HNO3 al 35 produciendo una solucioacuten
amarilla paacutelida Esta solucioacuten se transfiere a un matraz volumeacutetrico de 100 mL recuerde lavar el
crisol con agua para arrastrar al matraz todos los minerales de la muestra y finalmente afore el
matraz con agua desionizada De esta solucioacuten se toma 10 mL y se analiza para Fe produciendo
informacioacuten de la cantidad de Fe presente naturalmente en el cereal o no extraiacutedo magneacuteticamente
El resto de la muestra puede utilizarse para analizar otros iones metaacutelicos usando la teacutecnica
analiacutetica apropiada En esta praacutectica se analizaraacuten Ca y Zn usando espectroscopia de absorcioacuten
atoacutemica
1 Despueacutes de moler los 10 g de cereal se separan en muestras individuales de 2 g y se secan
Las muestras secas se pueden almacenar en frascos hermeacuteticamente sellados Tiacutepicamente
la peacuterdida de agua en las muestras estaacute entre 25 y 32 en peso
2 Para remover magneacuteticamente las limaduras de hierro se hace una suspensioacuten de cereal a
partir de polvos de cereal y 20 mL de agua desionizada se agita por 20 min en un vaso de
precipitados de 100 mL con una barra de agitacioacuten magneacutetica lavada previamente con HCl
concentrado
3 La evaporacioacuten de los 20 mL de agua de la suspensioacuten a 90ordmC despueacutes de la extraccioacuten del
Fe metaacutelico puede tomar un tiempo significativo por ejemplo toda una noche El cereal
deshidratado en la estufa necesita rasparse con una espaacutetula para poder transferirlo desde el
vaso de precipitados al crisol lo cual puede contribuir a un error experimental
4 En el procedimiento de incineracioacuten las muestras primero deben ser calentadas
suavemente con un mechero Bunsen Despueacutes de que la nube inicial de humos ha
disminuido se puede incrementar la intensidad de la flama Bajo estas condiciones la
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
1 U S Food and Drug Administration Center for Food Safety and Applied Nutrition A Food
Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
2 Panel on Micronutrients Subcommittees on Upper Reference Levels of Nutrients and of
Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
Vitamin K Arsenic Boron Chromium Copper Iodine Iron Manganese Molybdenum Nickel
Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
httpbooksnapedubooks0309072794html772html (accessed March 2009)
3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC
httpbooksnapedubooks0309071836html284html (accessed March 2009)
4 JCE Editorial Staff J Chem Educ 2004 81 1584A Iron in Cereal
httpwwwkingsfordorgkhsWebrfselemsciiron2html (accessed March 2009) Iron in Cereal
Separation httpchemmoviesunleduchemistrybeckerdemosBD007html (accessed March
2009)
Whittaker P Tufaro P R Rader J I J Am Coll Nutr 2001 20 247ndash254
6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
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8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 34
mayoriacutea de los compuestos orgaacutenicos se quema la muestra se transfiere a una mufla a 650ordm
C donde se completa el proceso de calcinacioacuten Cabe sentildealar que el calentamiento
continuo con el mechero Bunsen tambieacuten podriacutea ser suficiente para llevar a la muestra a
cenizas grises
Hacer que las muestras de cenizas sean solubles en soluciones aacutecidas indica que todos los
componentes orgaacutenicos de las hojuelas del cereal se removieron y que muchos de los
minerales presentes en la solucioacuten se puedan cuantificar El procedimiento analiacutetico
apropiado se debe seleccionar cuidadosamente ya que se pueden encontrar interferencias
potenciales En este estudio el Fe Ca y Zn se pueden cuantificar satisfactoriamente usando
espectroscopia de absorcioacuten atoacutemica aunque hay muchos elementos maacutes que podriacutean
escogerse Esto da al estudiante una oportunidad de investigar los antecedentes de cuaacuteles
son los elementos y metodologiacuteas a seleccionar para llevar a cabo un buen trabajo de
cuantificacioacuten de metales en alimentos
Los estudiantes tambieacuten pueden ser motivados a sugerir nuevos anaacutelisis por ejemplo
1 El anaacutelisis de hojuelas en distintas partes de la caja de cereales
2 La duracioacuten del tiempo de agitacioacuten y la eficacia de la extraccioacuten
3 El anaacutelisis de fosfato sodio potasio cobre etc
5 Disolviendo las cenizas
En este estudio las cenizas se disuelven en aproximadamente 2 mL de aacutecido niacutetrico 6 M
por adicioacuten gota a gota al crisol friacuteo La disolucioacuten es raacutepida y completa en caso de no ser
asiacute posiblemente se deba a contaminacioacuten de las muestras con trazas de carboacuten
provenientes de las paredes de la mufla La solucioacuten se transfiere cuantitativamente a un
matraz volumeacutetrico de 100 mL y se diluye hasta la marca del aforo con agua desionizada
esta solucioacuten se llamaraacute Solucioacuten A 10 mL de esta solucioacuten se removeraacute para hacer el
anaacutelisis de Fe por absorcioacuten atoacutemica los 90 mL restantes se diluiraacuten a 1000 mL en otro
matraz volumeacutetrico (Solucioacuten B) La aliacutecuota de 10 mL destinada para el anaacutelisis de Fe se
diluye a 100 mL para su anaacutelisis por absorcioacuten atoacutemica
Para preparar una solucioacuten para anaacutelisis de Ca por absorcioacuten atoacutemica se toman 05 mL de
la Solucioacuten B y se diluyen a 100 mL despueacutes de la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10
(pesovolumen) preparado a partir del cloruro de lantano heptahidratado y 10 mL de
HNO3 concentrado
Para preparar una solucioacuten adecuada para el anaacutelisis de Zn por absorcioacuten atoacutemica se toman
50 mL de la Solucioacuten B y se diluyen a 500 mL despueacutes de la adicioacuten de 05 mL de aacutecido
niacutetrico concentrado
6 Anaacutelisis por espectrofotometriacutea de absorcioacuten atoacutemica
El instrumento usado para este estudio es un espectrofotoacutemetro de absorcioacuten atoacutemica
932AA de GBC utilizando una flama de aireacetileno Se preparan tres soluciones estaacutendar
de 100 mL para cada metal diluyendo las soluciones del ioacuten metaacutelico apropiado
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
1 U S Food and Drug Administration Center for Food Safety and Applied Nutrition A Food
Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
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Interpretation and Use of Dietary Reference Intakes and the Standing Committee on the
Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
Vitamin K Arsenic Boron Chromium Copper Iodine Iron Manganese Molybdenum Nickel
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3 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
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of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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Separation httpchemmoviesunleduchemistrybeckerdemosBD007html (accessed March
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8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
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of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
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Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 35
Las soluciones se estabilizan con la adicioacuten de 10 mL de HNO3 concentrado Para las
soluciones estaacutendares de Ca es necesario la adicioacuten de 10 mL de LaCl3 al 10 esto
ayuda a prevenir la peacuterdida de intensidad de la sentildeal
Estaacutendar de Ca 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Fe 100 ppm 300 ppm 500 ppm
Estaacutendar de Zn 050 ppm 150 ppm 250 ppm
Las lecturas para las soluciones estaacutendar y la muestra son por triplicado Para verificar el
funcionamiento del equipo es importante que al final se vuelvan adquirir las lecturas de las
soluciones estaacutendar
Referencias
1 U S Food and Drug Administration Center for Food Safety and Applied Nutrition A Food
Labeling Guide September 1994 httpwwwcfsanfdagov~dmsflg-7ahtml (accesed March
2009)
2 Panel on Micronutrients Subcommittees on Upper Reference Levels of Nutrients and of
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Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes Dietary Reference Intakes for Vitamin A
Vitamin K Arsenic Boron Chromium Copper Iodine Iron Manganese Molybdenum Nickel
Silicon Vanadium and Zinc National Academies Press Washington DC 2002
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of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
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httpwwwkingsfordorgkhsWebrfselemsciiron2html (accessed March 2009) Iron in Cereal
Separation httpchemmoviesunleduchemistrybeckerdemosBD007html (accessed March
2009)
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6 Senozan N M Christiano M P J Chem Educ 1997 741060
7 Calcium httpwwwfaoorgdocrep004y2809ey2809e0hhtmTopOfPage (accessed March
2009)
8 A Report of the Subcommittees on Interpretation and Uses of Dietary Reference Intakes and
Upper Reference Levels of Nutrients and the Standing Committee on the Scientific Evaluation
of Dietary Reference Intakes Food and Nutrition Board Dietary Reference Intakes
Applications in Dietary Assessment National Academies Press Washington DC 2001
httpbooksnapedubooks0309072794html442html (accessed March 2009)
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
4 Sievers A F The herb Hunters Guide Guide Misc Publ Nordm 77 USDA Washington DC 1930
httpwwwhortpardueedunewcropHerbHuntershhuntershtml (accessed 23022009)
5 American Botanical Council The Complete German Comission E Monographs Therapeutic
Guide to Herbal Medicines 1999 httpwwwherbalgramorg (accessed 23022009)
6 a) Davies D R Jonson T M J Chem Educ 2007 84 318 b) Diacuteaz-Maroto M C Peacuterez-
Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 36
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Libbie S W Pelter Andrea Amico Natalie Gordon Chylah Martin
Dessalyn Sandifer Michael W Pelter
(Journal of Chemical Education 2008 85 133-134)
e-mail pelterlcalumetpurdueedu
Introduccioacuten
La cromatografiacutea de capa delgada (TLC) ha sido una importante herramienta por muchos antildeos7
Recientemente se describioacute a la TLC como ldquoLos bdquoojos‟ de la Quiacutemica Orgaacutenicardquo7 En esta
praacutectica se exploraraacute la utilidad de la TLC para visualizar la diferencia entre dos plantas del
geacutenero Mentha la hierbabuena Mentha spicata y la menta Mentha piperita El experimento es
una adaptacioacuten de un reporte previo7 El experimento se puede realizar en dos horas
Tanto la hierbabuena como la menta son plantas comunes en toda Norteameacuterica7 La hierbabuena
estaacute aprobada para usos medicinales y la menta se usa en la industria de los sabores y las
fragancias7 Los aceites esenciales de esas plantas se obtienen utilizando destilacioacuten por arrastre de
vapor desde las plantas frescas en la etapa de floracioacuten Los constituyentes quiacutemicos caracteriacutesticos
de esos aceites son principalmente monoterpenos El constituyente principal del aceite de
hierbabuena es la (R)-(-)-carvona Figura 1 la cual se encuentra en un intervalo de 45 a 60 7 Un
constituyente mayoritario del aceite de menta es (1R2S5R)-(-)-mentol el cual estaacute ausente en el
aceite de hierbabuena El aceite de menta tambieacuten incluye otros terpenos tales como la mentona
(10-40 ) acetato de mentilo (4-10 ) y mentofurano (0-10 ) Figura 27 En la hierbabuena y la
menta tambieacuten se encuentran en cantidades significativas (1-20 ) limoneno y 18-cineol Figura
3 Dependiendo de la fuente el aceite de menta tiacutepicamente debe contener de 30 a 55 de mentol
y menos del 1 de carvona para ser considerado grado farmaceacuteutico en Europa Los terpenos (R)-
(-)-carvona y (1R2S5R)-(-)-mentol son responsables de las sensaciones refrescantes y a menta
pero sus enantioacutemeros tienen sabores y fragancias con caracteriacutesticas diferentes y distintivas Una
comparacioacuten de los olores caracteriacutesticos de esos compuestos con sus respectivos estereoisoacutemeros
proporciona los fundamentos para una buena discusioacuten sobre la relacioacuten estructura-actividad7
CH3
O
H CH3
CH2
(R)-(-)Carvona
Figura 1 Constituyente principal del aceite de hierbabuena
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
3H
OH
HH
CH3
CH3
CH3
H
H
CH3
CH3
O
CH3
H
OAc
HH
CH3
CH3
O
CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
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OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
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Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
4 Sievers A F The herb Hunters Guide Guide Misc Publ Nordm 77 USDA Washington DC 1930
httpwwwhortpardueedunewcropHerbHuntershhuntershtml (accessed 23022009)
5 American Botanical Council The Complete German Comission E Monographs Therapeutic
Guide to Herbal Medicines 1999 httpwwwherbalgramorg (accessed 23022009)
6 a) Davies D R Jonson T M J Chem Educ 2007 84 318 b) Diacuteaz-Maroto M C Peacuterez-
Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 37
CH
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CH3
CH3
CH3
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CH3
CH3
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CH3
CH3
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CH3
CH3
(1R2S5R)-(-)-mentol mentona
Acetato de mentilo mentofurano
Figura 2 Constituyentes principales del aceite de menta
CH3
CH2
CH3
O
CH3
CH3
CH3
Limoneno 18-cineol
Figura 3 Terpenos presentes tanto en aceite de menta como de hierbabuena
Nuacutemero de Registro CAS de reactivos y disolventes
Aceite de hierbabuena 8008-79-5
Aceite de menta 8006-90-4
R-(-)-Carvona 6485-40-1 [L(-)-Carvona]
(1R2S5R)-(-)-Mentol 2216-51-5 [L(-)-Mentol]
Acetato de etilo 141-78-6
Hexano 110-54-3
para-Anisaldehido 123-11-5
Aacutecido aceacutetico glacial 64-19-7
Aacutecido sulfuacuterico (concentrado) 7664-93-9
Alcohol etiacutelico 64-17-5
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
4 Sievers A F The herb Hunters Guide Guide Misc Publ Nordm 77 USDA Washington DC 1930
httpwwwhortpardueedunewcropHerbHuntershhuntershtml (accessed 23022009)
5 American Botanical Council The Complete German Comission E Monographs Therapeutic
Guide to Herbal Medicines 1999 httpwwwherbalgramorg (accessed 23022009)
6 a) Davies D R Jonson T M J Chem Educ 2007 84 318 b) Diacuteaz-Maroto M C Peacuterez-
Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 38
Quiacutemicos y suministros
Pequentildeos frascos o viales conteniendo soluciones al 1 de cada uno de los siguientes
compuestos disueltos en acetato de etilo
Aceite de hierbabuena Aceite de menta
R-(-)-Carvona (1R2S5R)-(-)-Mentol
Acetato de etilo al 10 en hexano (5-10 mL por estudiante)
Placas de gel de siacutelice con indicador fluorescente Placas de 10 cm x 53 cm dos placas por
estudiante o por par de estudiantes
Laacutempara de UV de mano (con longitud de onda corta y larga)
Pinzas
Reglas y laacutepices
Tubos capilares de punta fina
Caacutemaras para cromatografiacutea TLC
Papel filtro
Plancha de calentamiento (en una campana de humos para calentar la TLC despueacutes de
tratarla con la solucioacuten de p-anisaldehido cubrir con una laacutemina de aluminio para prevenir
la decoloracioacuten)
Solucioacuten de p-anisaldehido A 225 mL de etanol al 95 antildeadir cuidadosamente 125 mL
de p-anisaldehido y 125 mL de aacutecido sulfuacuterico concentrado seguido por unas pocas gotas
de aacutecido aceacutetico glacial La solucioacuten se puede almacenar indefinidamente en un frasco
aacutembar
Riesgos
Todos los reactivos y quiacutemicos usados en esta praacutectica son flamables La mancha visible en TLC
es corrosiva El gel de siacutelice no debe ser inhalado Los estudiantes deben usar gafas protectoras y
guantes La visioacuten directa de la laacutempara UV es perjudicial para los ojos y debe evitarse
Procedimiento
Una muestra que requiere anaacutelisis frecuentemente se trata de una mezcla de muchos componentes
en una matriz compleja Para muestras con compuestos desconocidos los componentes se deben
separar unos de otros ya que cada componente individual se puede identificar por diversos
meacutetodos analiacuteticos Las propiedades de separacioacuten de los componentes en una mezcla son
constantes bajo condiciones constantes y consecuentemente una vez determinadas se pueden usar
para identificar y cuantificar cada uno de los componentes
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 39
Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
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Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
4 Sievers A F The herb Hunters Guide Guide Misc Publ Nordm 77 USDA Washington DC 1930
httpwwwhortpardueedunewcropHerbHuntershhuntershtml (accessed 23022009)
5 American Botanical Council The Complete German Comission E Monographs Therapeutic
Guide to Herbal Medicines 1999 httpwwwherbalgramorg (accessed 23022009)
6 a) Davies D R Jonson T M J Chem Educ 2007 84 318 b) Diacuteaz-Maroto M C Peacuterez-
Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
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Una mezcla se puede separar usando las diferencias en propiedades fiacutesicas y quiacutemicas de los
componentes individuales Como ejemplo el vertido de fideos y agua en un colador separa los dos
componentes ya que el agua liacutequida se puede escurrir a traveacutes del colador pero el espagueti no
(suponiendo que no estaacute recocido en exceso en el comedor universitario) Una pequentildea cantidad de
agua se adhiere a los espaguetis y unos espaguetis pueden colarse ya que el colador no es 100
eficiente Un ejemplo anaacutelogo es el filtrado de un soacutelido precipitado para separarlo de una
solucioacuten Estas separaciones se basan en los estados de la materia de los dos componentes
Algunas otras propiedades fiacutesicas uacutetiles por las cuales se pueden separar los compuestos son la
densidad tamantildeo solubilidad punto de ebullicioacuten y la presioacuten de vapor
La cromatografiacutea de capa fina (TLC) consiste de una fase estacionaria inmobilizada sobre una
placa de plaacutestico o vidrio y un disolvente La muestra ya sea liacutequida o disuelta en un disolvente
volaacutetil se aplica en un punto en la fase estacionaria Los constituyentes de una muestra se pueden
identificar por la corrida simultaacutenea de estaacutendares con el desconocido Uno de los bordes de la
placa se coloca en un depoacutesito de disolvente y el disolvente de la placa se mueve hacia arriba por
accioacuten capilar Cuando el frente del disolvente alcance la otra orilla de la fase estacionaria la placa
se retira del depoacutesito de disolvente Los puntos separados se visualizan con luz ultravioleta o la
placa se coloca en vapor de yodo Los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la placa
a una velocidad diferente debido a diferencias en su comportamiento de particioacuten entre la fase
liacutequida moacutevil y la fase estacionaria La tendencia de los compuestos a adsorberse en la fase
estacionaria en relacioacuten a su solubilidad en la fase moacutevil determina queacute tan faacutecilmente se mueve
el compuesto sobre la placa
En este experimento se tiene como objetivo explorar la utilidad de la TLC para visualizar la
diferencia entre hierbabuena y menta En otras palabras la TLC actuaraacute como tus ldquoojosrdquo para ver
las diferencias quiacutemicas entre hierbabuena y menta
Tanto la hierbabuena (Mentha spicata) como la menta (Mentha piperita) son plantas comunes Sus
aceites se obtienen por destilacioacuten por arrastre de vapor a partir de las plantas frescas en floracioacuten
La menta (Mentha piperita llamada asiacute por su sabor similar al de la pimienta) y la hierbabuena
(Mentha spicata llamada asiacute por sus espigas de flores en forma de flechas) son plantas
relacionadas entre siacute ricas en aceites volaacutetiles llamados terpenos En este experimento se evaluaraacuten
los aceites de dos mentas y se compararaacuten con algunos terpenos comunes Los dos terpenos que se
utilizaraacuten para comparar con los extractos de menta y hierbabuena son la (R)-(-)-carvona y el
(1R2S5R)-(-)-mentol Note las similitudes entre las dos estructuras
CH3
O
H CH3
CH2
CH3
H
OH
HH
CH3
CH3
(R)-Carvona (1R2S5R)-(-)-mentol
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Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
4 Sievers A F The herb Hunters Guide Guide Misc Publ Nordm 77 USDA Washington DC 1930
httpwwwhortpardueedunewcropHerbHuntershhuntershtml (accessed 23022009)
5 American Botanical Council The Complete German Comission E Monographs Therapeutic
Guide to Herbal Medicines 1999 httpwwwherbalgramorg (accessed 23022009)
6 a) Davies D R Jonson T M J Chem Educ 2007 84 318 b) Diacuteaz-Maroto M C Peacuterez-
Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 40
Preparando la caacutemara
En una caacutemara de cromatografiacutea se antildeade la cantidad suficiente de disolvente eluyente acetato de
etilo al 10 en hexano de tal manera que se tenga una profundidad de disolvente de 05 a 1 cm en
el fondo de la caacutemara Despueacutes coloque una pieza de papel filtro en la pared de la caacutemara y que
esteacute inmerso en el liacutequido El papel filtro absorbe liacutequido y ayuda a que la atmoacutesfera de la caacutemara
se sature con el disolvente Una atmoacutesfera saturada con disolvente ayuda a que el experimento de
TLC proceda maacutes raacutepidamente Tapar la caacutemara de cromatografiacutea y dejarla reposar por 30
minutos para que la atmoacutesfera de la caacutemara se sature con el disolvente
Preparando las placas para el experimento
Con un laacutepiz grabar dos pequentildeas muescas en el adsorbente a aproximadamente 2 cm de la parte
inferior de la placa Las muescas deben estar en los bordes de la placa y cada muesca debe estar a
la misma distancia de la parte inferior de la placa Las muescas deben estar maacutes alejadas de la parte
inferior de la placa que la profundidad del disolvente en el frasco Usar un tubo capilar largo para
aplicar las muestras in situ en la placa de modo que queden alineadas entre las dos muescas
grabadas por usted
Corriendo las placas
Despueacutes de preparar la caacutemara para la corrida y aplicar las muestras en las placas estaacute todo listo
para realizar la corrida Tenga el cuidado de manipular las placas soacutelo por los bordes y colocarlas
en el menor tiempo posible dentro de la caacutemara Esto ayuda a conservar saturada de disolvente la
atmoacutesfera de la caacutemara Cuando las placas se retiran de la caacutemara localizar con un laacutepiz
raacutepidamente el frente de disolvente (nivel de disolvente maacutes alto en la placa)
Identificando las manchas
Si las manchas se pueden observar marcar su contorno con un laacutepiz (Puede haber maacutes de una
mancha visible para cada una de las muestras aplicadas) En caso de que las manchas no sean
visibles la teacutecnica de visualizacioacuten maacutes comuacuten consiste en colocar la placa bajo una laacutempara de
UV (PRECAUCIOacuteN No mire directamente a la laacutempara) Muchos compuestos orgaacutenicos se
pueden ver utilizando esta teacutecnica y muchas placas a menudo contienen una sustancia que ayuda a
la visualizacioacuten de los compuestos
Interpretando los Datos
Se deberaacuten calcular los valores de Rf para cada una de las manchas Rf significa relacioacuten de
frentes y se caracteriza por un determinado compuesto en la misma fase estacionaria utilizando la
misma fase moacutevil para el desarrollo de las placas Por lo tanto al conocer los valores de Rf se
pueden comparar con los valores de sustancias desconocidas para ayudar a su identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 41
disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 42
Anaacutelisis de hoja de menta y hierbabuena por cromatografiacutea de capa delgada
Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
Dr Rauacutel Salas Coronado Anaacutelisis Instrumental 43
Referencias
1 Williams K R J Chem Educ 2002 79 922
2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
4 Sievers A F The herb Hunters Guide Guide Misc Publ Nordm 77 USDA Washington DC 1930
httpwwwhortpardueedunewcropHerbHuntershhuntershtml (accessed 23022009)
5 American Botanical Council The Complete German Comission E Monographs Therapeutic
Guide to Herbal Medicines 1999 httpwwwherbalgramorg (accessed 23022009)
6 a) Davies D R Jonson T M J Chem Educ 2007 84 318 b) Diacuteaz-Maroto M C Peacuterez-
Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
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disolventedelfrentealincioeldesdeciaDis
ciasuslademanchaladecentroalincioeldesdeciaDisR f
tan
tantan
(Nota Los valores de Rf frecuentemente dependen de la temperatura y el disolvente utilizado en el
experimento de TLC la manera maacutes efectiva para identificar una mancha de un compuesto
desconocido es con manchas de sustancias conocidas colocadas al lado de las sustancias
desconocidas aplicadas en la misma placa)
Adicionalmente la pureza de una muestra se puede estimar a partir del cromatograma Una
muestra impura frecuentemente desarrollaraacute dos o maacutes manchas mientras que una muestra pura
solamente mostraraacute una mancha
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Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
En tus propias palabras explica coacutemo tus resultados muestran la utilidad de esta teacutecnica para
diferenciar entre aceite de hierbabuena y aceite de menta Aseguacuterese de discutir por queacute es
necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
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Referencias
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
3 Jaspersen-Schib R Pharm Acta Helv 1961 36 141
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Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
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Informe
Nombre
Auxiliar de laboratorio
Placas de TLC usadas
Disolvente Eluyente
Muestra Valores de
Rf
(para cada
una de las
manchas)
Nuacutemero de manchas
visibles bajo la luz UV
Nuacutemero de manchas visibles
(describir su apariencia) despueacutes
del tratamiento con anisaldehido
Carvona
Extracto de
Hierbabuena
Extracto de
menta
Mentol
Limoneno
(opcional)
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necesario utilizar tanto las teacutecnicas de visualizacioacuten coacutemo las de detectar muestras conocidas y
desconocidas en la misma placa con ayuda del proceso de identificacioacuten
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6 a) Davies D R Jonson T M J Chem Educ 2007 84 318 b) Diacuteaz-Maroto M C Peacuterez-
Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861
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2 Dickson H Kittredge K M Sarquis A M J Chem Educ 2004 81 1023
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Coello M S Vintildeas M A G Cabezudo M D J Agric Food Chem 2003 51 1265
7 Rohloff J J Agric Food Chem 1999 47 3782
8 Kimbrough D R J Chem Educ 1997 74 861