ANALISIS DE NITRATOS

UUNIVERSIDADNIVERSIDAD N NACIONALACIONAL

MMAYORAYOR DEDE S SANAN M MARCOSARCOS(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

FACULTAD DE QUÍMICA E

INGENIERÍA QUÍMICA

E.A.P. INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA ANALÍTICA E INSTRUMENTAL

PRÁCTICA Nº 2

TEMA: ESPECTROFOTOMETRÍA – ULTRAVIOLETA. ANÁLISIS DE NITRATOS DE

AGUA

CURSO : LABORATORIO DE ANALISIS INSTRUMENTAL

PROFESOR :RODRIGUEZ BEST, MARIA ANGELICA

ALUMNA :

DE LA ROSA HERRERA, ROCIO BEATRIZ CÓDIGO:04070083

Laboratorio de Análisis Instrumental

1.- FUNDAMENTO DEL METODO DE ANALISIS

NITRATOS EN AGUA

Los nitratos constituyen la especie nitrogenada más abundante y de mayor interés en todos los cuerpos de aguas naturales. Los nitratos suelen hallarse en aguas naturales en concentraciones traza o de unos pocos ppms, mientras que en aguas residuales domesticas y agrícolas pueden alcanzar niveles relativamente altos.

La determinación de los nitratos en el agua de consumo humano es importante porque cunado estos se encuentran en concentraciones que sobrepasan los 10 ppm, como N, pueden causar una enfermedad infantil conocida como “metahemoglobinemia”, que se caracteriza por la dificultad de la sangre para absorber oxigeno.

Por otra parte, los nitratos, así como los fosfatos, constituyen parte de los nutrientes esenciales para muchos organismos autrotofos o fotosintéticos y en este sentido, su presencia en el agua, puede ocasionar fenómenos de eutrificacion en ríos y lagos.

Los nitratos, así como el amonio, constituyen indicadores apropiados de aguas residuales domesticas. El primero, es típico de las aguas residuales domesticas frescas y es muy móvil y estable en condiciones aeróbicas. El segundo también típico de aguas residuales frescas, pero se evapora con facilidad y/o se absorbe fácilmente en el subsuelo.

Método Espectrofotometrico UV Visible

Este método es aplicable a muestras limpias con bajo contenido de materia orgánica, tales como las provenientes de plantas suministro y/o aguas subterráneas. Las mediciones se realizan utilizando un fotómetro a 220 nm, para concentraciones inferiores a 10 mg/l, rango para el cual se cumple la Ley de Beer.

Teniendo en cuenta que tanto la materia orgánica como el ion nitrato absorben energía radiante a una longitud de onda de 220 nm yque la materia orgánica mas no el nitrato, absorbe también a 275 nm, el método analítico realiza las mediciones a estas dos longitudes de onda, con el objeto de corregir las primeras mediciones por la interferencia que halla podido ocasionar la materia orgánica presente en la muestra. El grado de esta corrección empírica se reacciona con la naturaleza y concentración de la materia orgánica y puede variar a partir de un agua a otra.

El método fotométrico es muy bueno para muestras limpias y puede adaptarse bien para muestras con materia orgánica, siempre que esta permanezca estable y constante. La filtración de la muestra se piensa para quitar interferencia posible de partículas suspendidas.

2.- DESCRIPCION DE LA TECNICA EMPLEADA

La técnica empleada mide directamente la absorbancia del analito o después de que ha reaccionado con un reactivo y se forma un producto capaz de absorber la radiación. La primera técnica tiene más restricciones, en particular con muestras complejas porque pocas veces se puede encontrar una longitud de onda en la que solo se absorba el analito. En ocasiones, las separaciones previas ayudan a eliminar las especies que puedan absorber e interferir con la


determinación espectrofotometrica del analito. En otros casos, las interferencias se pueden corregir con una segunda medición de absorbancia. Un ejemplo de este segundo enfoque es la determinación de nitrato en muestras de aguas naturales (lo realizado). El ion nitrato absorbe a 220 nm, y la materia orgánica disuelta también puede absorber a esta longitud de onda. Para corregir las interferencias debidas a la materia orgánica, se toma una segunda lectura de absorbancia a 270 nm, donde no absorbe el nitrato. Aunque tome más tiempo a veces es preferible hacer una separación previa para eliminar las especies que interfieren.También es frecuente tratar la muestra con un reactivo selectivo, de modo que en la reacción se forme una especie que absorba una región donde no haya interferencias.

En la experiencia dada realizamos los siguientes pasos:

Solución stock de nitrato: se disolvió 0.3626g de KNO3 , previamente secado a 105 C durante 24 horas, en 500 ml de agua y preservar por adición de 2 ml de cloroformo. Esta solución contiene 100 ppm de nitrato como N. (es estable por 6 meses)

Preparación de solución patrón intermedia de nitrato de 100ppm a partir de la solución stock. El cual resulta de 10 ppm.

Soluciones de patrón de nitratos: se preparan por dilución de la solución intermedia. De 0 a 5 ppm de NO3

- N a 50ml.

El blanco: en una fiola de 50 ml colóquese aproximadamente 45 ml de agua ultra pura, añádase 1 ml de solución de HCl 1N y luego complétese el volumen hasta el enrase.

Tratamiento de la muestra. sobre 5 y 25 ml de muestra transparente, filtrada si fuera preciso, añádase antes de enrazar 1 ml se solución de HCl 1Ny mezcle vigorosamente. El HCl tiene por objeto impedir interferencias por concentraciones de hidróxido o carbonatos que pueden estar en las muestras.

Se prepara la curva de calibración y se lee la absorbancia de las muestras y patrones.

Interferencias

Interfieren la materia orgánica disuelta, los surfactantes, NO2- y Cr6+. Pueden interferir varios

iones inorgánicos, que no se encuentran normalmente en el agua natural, como clorito y clorato. Las sustancias inorgánicas se pueden compensar con un análisis independiente de concentraciones y la preparación de curvas de corrección individuales.

4.- DESCRIPCION DE LOS INSTRUMENTOS O APARATOS USADOS

Espectrofotómetro de doble haz

En un espectrofotómetro de doble haz, la luz pasa alternadamente por la cubeta de la muestra y de la referencia, dirigida por un motor que gira un espejo, que de esta manera entra y sale del paso de la luz. Cuando el cortador no desvía el haz, la luz pasa a través de la muestra, y el detector mide la potencia radiante que llamamos P. Cuando el cortador desvía el haz a través de la cubeta de referencia, el detector mide P0. El haz se corta varias veces por segundo, y el circuito compara automáticamente P y P0, dando así la transmitan cía y la absorbancia. Este procedimiento permite hacer una corrección automática de las variaciones de intensidad de la


fuente, y de la respuesta del detector con el tiempo y la longitud de onda, porque se comparan con mucha frecuencia la potencia que sale de las dos muestras. Los espectrofotómetros de mayor calidad destinados a investigación también permiten un barrido automático de longitudes de onda y un registro continuo de absorbancia.Cuando se registra un espectro de absorbancia, es de rutina registrar primero el espectro de la línea base con las disoluciones de referencia (disolvente puro o blanco) en las dos cubetas. Después se resta el espectro base de la absorbancia medida de la muestra, para obtener así la verdadera absorbancia de la muestra a las distintas longitudes de onda.En la figura 1 se muestra un espectrofotómetro visible de doble haz. La luz blanca procede de una lámpara de halógeno de cuarzo (como la de luz larga de un automóvil), y la fuente ultravioleta es una lámpara de arco de deuterio, que emite en el intervalo de 200-400 nm. En un momento dado sólo se utiliza una de ellas. La red de difracción 1 selecciona una banda estrecha de longitudes de onda, que entra en el monocromador, y éste selecciona una banda aún más estrecha, que es la que pasa a través de la muestra. Después de cortado el haz, y una vez que pasa por las cubetas de la muestra y referencia, la señal es detectada por un tubo fotomultiplicador, que produce una corriente eléctrica proporcional a la potencia radiante que llega al detector.

Fig. 1 Diagrama esquemático de un espectrofotómetro de doble haz


Espectrofotómetro de ultravioleta visible

El instrumento con el que se trabajo en la experiencia fue un espectrofotómetro SHIMADZU que es un espectrofotómetro de doble haz que nos evita estar en cada medida de absorbancia poner el blanco de referencia porque tiene un comportamiento para este, las celdas paralelopipedas con las que trabajamos fueron de cuarzo con un lado transparente a al radiación y el otro difuso por el no pasa la radiación y por donde se puede manipular, se pude trabajar con el espectrofotómetro usando la pantalla liquida que tiene o desde una computadora usando el software UV PROVE.

5.-CALCULOS DETALLADOS


Cálculo de la concentración de la solución estandar madre en PPM

1.-Preparación del patrón primario: Partiendo de la solución madre de KNO3 =0.3626 g/500 ml, se calcula el numero de mg NO-

3 - N / 1L solución:

Entonces:0.3626g X 14 g/mol NO - 3 - N = 0.0502 g NO - 3 - N500 ml 101.11g/mol KNO3 500 ml

Luego , para 1L de solución:

0.0502 g NO-3 500ml

X 1 L =1000 ml X = 100 mg NO-

3 - N / L = 100 ppm.

2.- Preparación de la solución patrón intermedia de 10ppm apartir de la la solcución patrón primario.

(100 ppm x V1 ) patrón primario = (100ml x 10ppm) solución patrón intermedia

V1 =10 ml (tomar 100ml de la solución patrón y enrasarlo a 100 ml con agua destilada para obtener así la solución patrón intermedia.

3.- Preparación de la solución patrón intermedia de 5ppm apartir de la la solcución patrón intermedia de 10 ppm.

(10 ppm x V2 ) patrón intermedia de 10ppm = (50ml x 5ppm)

V2 = 25 ml ( tomar 25 ml de solucion 100ppm y llebarlo a 50 ml para obetener 5ppm

4.- Preparación de patrones a partir de la solución 5ppm.

P1 : Obtener 0.1ppm apartir de 5ppm en 50 ml

5ppm x V1 = 0.1ppm x 50ml

V1=1ml.



V1=2ml.



V1=3ml.




V1=4ml.

P5 : Obtener 0.5 ppm apartir de 5ppm en 50 ml


V1=5ml.

5)CALCULO DE LA CONCENTRACIÓN DE LA MUESTRA DE AGUA VIDA

De todos los valores registrados en la tabla para λ máxima = 202.80 nm, se garficó Absorbancia Vs. Concentración (gráfica Nº1).Mediante esta grafica se obtienen C muestra 1 = 0.330ppmC muestra 2 = 0.400ppmC muestra 3 = 0.346ppm

Pero los valores registrados en el espectrofotómetro:C muestra 1 = 0.327ppmC muestra 2 = 0.402ppmC muestra 3 = 0.334ppm

Para una alícuota de 2 ml. De agua vida.

Determinando la concentración de la muestra.

A) Para la muestra 1-Con los datos de C muestra según grafico de papel milimetradoCM1 x 2ml = C muestra 1 *50mlCM1= 0.330 x 50ml / 2mlCM1 = 8.25 mg NO - 3 – N x 62 g/ mol NO - 3 L 14 g/ mol N

CM1 = 36.53 mg NO - 3 – N = 36.53 ppm NO-3

L

Según el valor registrado en el espectrofotómetro Uv-visible : para una alícuota de 2ml de agua vida.

CM1 x 2ml = C muestra 1 *50mlCM1= 0.327 x 50ml / 2mlCM1 = 8.18 mg NO - 3 – N x 62 g/mol NO - 3 L 14 g/ mol N


CM1 = 36.20mg NO - 3 – N = 36.20 ppm NO-3

L

B) Para la muestra 2-Con los datos de C muestra según grafico de papel milimetradoCM2 x 2ml = C muestra 1 *50mlCM2= 0.400 x 50ml / 2mlCM2 = 10.0 mg NO - 3 – N x 62 g/mol NO - 3 L 14 g/ mol N

CM2 = 44.28 mg NO - 3 – N = 44.28 ppm NO-3

L


CM2 x 2ml = C muestra 1 *50mlCM2= 0.402 x 50ml / 2ml

CM2 = 10.05 mg NO - 3 – N x 62 g/mol NO - 3 L 14 g/ mol N CM2 = 44.51mg NO - 3 – N = 44.51 ppm NO-

3 LC) Para la muestra 3-Con los datos de C muestra según grafico de papel milimetradoCM3 x 2ml = C muestra 1 *50mlCM3= 0.346 x 50ml / 2mlCM3 = 8.65 mg NO - 3 – N x 62 g/mol NO - 3 L 14 g/ mol N

CM3 = 38.31 mg NO - 3 – N = 38.31 ppm NO-3

L


CM3 x 2ml = C muestra 1 *50mlCM3= 0.334 x 50ml / 2ml

CM3 = 8.35 mg NO - 3 – N x 62 g/mol NO - 3 L 14 g/ mol N

CM3 = 36.97mg NO - 3 – N = 36.97 ppm NO-3

L

6.- TABLA DE DATOS Y RESULTADOS


TABLA Nº 1SOLUCIÓN ESTÁNDAR MADRE (100 ppm)

Solución de KNO3 0.3626 g /500ml

TABLA Nº 2 Preparación de patrones a partir de la solución intermedia (5ppm).

Patrón V(ml)1 12 23 34 45 5

TABLA Nº 3Muestra de Agua Vida (botella de 625 ml)

Muestra Volumen (ml)M1 2 mlM2 2 mlM3 2 ml

TABLA Nº 4

CURVA DE PATRONES

Patrones V de la solución estándar Ppm NO-3 – N

P1 1 0.1P2 2 0.2P3 3 0.3P4 4 0.4P4 5 0.5

TABLA Nº 5

ABSORBANCIA Vs. CONCENTRACION

λ MÁXIMA = 202.80 ABSOR 0.337

Patrón ABSORBANCIA CONCENTRACIÓN (ppm)P2 0.112 0.2P3 0.200 0.3


P5 0.342 0.5

TABLA Nº 6

Análisis de las muestras con el espectrofotómetro (vm = 2ml)

Muestra Absorbancia Concentración (ppm NO-3)

M1 0.334 0.327M2 0.401 0.402M3 0.348 0.334

TABLA Nº 7

Calculo de la concentración de la muestra (Vm= 2 ml)

Muestra Por el método gráfico (ppm NO-

3)Según espectrofotómetro

(ppm NO-3)

M1 36.56 36.20M2 44.28 44.51M3 38.31 36.97

7.-DISCUSIÓN DEL METODO EMPLEADO

La determinación de nitratos en aguas es difícil dado los procedimientos complejos con los que

se cuentan, la gran posibilidad de encontrar sustancias interferentes y los rangos de

concentración limitados que presentan las diferentes técnicas.

Entre los métodos que aparecen para la cuantificación de nitratos en aguas, se pueden citar:

Cromatografía iónica, método espectrofotométrico ultravioleta selectivo, método del

electrodo de nitrato, método de reducción de cadmio, método del cloruro titanoso, método

automatizado de reducción de hidracina, método automático de reducción de cadmio.

El método de reducción de hidracina se basa en la reducción de nitrato a nitrito, empleando

como agente reductor al sulfato de hidracina. Luego el nitrito se determina

espectrofotométricamente a 540 nm, longitud de onda que es absorbida por el colorante , que se

forma por diazotación con sulfanilamida y apareamiento con diclorhidrato de N-(1-naftil)-

etilendiamina. El rango de aplicación de este método es de 0.01 a 10 mg N(NO3-)/L.

El método espectrofotometrico ultravioleta, no es un método específico para la determinación

de ion nitrato en agua y debe ser utilizado con los recaudos necesarios.Este método presenta la


dificultad de no ser adecuado para el estudio de aguas contaminadas, es decir sólo es válida su

aplicación para muestras de agua con bajo contenido en materia orgánica.

Para la determinación de ion nitrato en aguas subterráneas, el método espectrofotométrico

ultravioleta selectivo presenta como características principales la baja demanda de tiempo y

reactivos necesarios y su fácil ejecución. Comparativamente, esta es una ventaja frente al

método de la reducción con hidracina.

* En 1969 la Organización Mundial de la Salud (OMS) admitió como agua mineral natural toda

agua no contaminada bacteriológicamente que procedente de una fuente subterránea natural o

perforada, contiene una determinada mineralización y puede inducir efectos favorables para la

salud, debiendo estar así reconocido por la autoridad pertinente del país de origen. Así mismo

La Organización Mundial de la Saludconsidera que la concentración máxima en agua

potable debe ser de 50 miligramos por litro.

8.- DISCUSION DE RESULTADOS OBTENIDOS

El λmax es igual a 202.80 nm con absorbancia de 0.337.

Si se trabaja directamente con la solución stock habría nucho error por eso se trabaja con solución intermedia que es una solución diluida a partir de la solución madre.

Para la curva de patrones es a partir de la dilución de la solución intermedia.

El blanco se utiliza para corregir (restar) las absorbancias de las interferencias.

Se añade HCl 1N para las interferencias que haber en el agua como carbonatos, hidróxidos, cloruros, etc. La materia orgánica también interfiere.

La celda utilizada es de cuarzo

En este equipo solo se cambia el contenido de la celda que tiene la muestra, la otra celda contiene el blanco, esto hace que los resultados sean mas precisos.

Para leer en UV no es necesaria que la muestra sea coloreada.


http://www.who.int/es/

La tecnica utilizada es solamente para seleccionar muestras con bajo contenido de materia orgánica.

Los resultados obtenidos de la concentración de NO3-, N- son por debajo de lo

permitido de 50 ppm según la OMS. Por tanto de esto se concluyó que el “Agua Vida” es apta para el consumo humano.

En este metodo es necesario ser muy exactos en las mediciones porque se trata de cantidades muy pequeñas.

9.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las sustancias absorben la luz que posse una longitud de onda caracteristica para dicha sustancia y una fuente de luz de deuterio.

La sensibilidad del instrumento empleado permite la identificacion de sustancias que pueden estar presentes como trazas.

Los instrumentos de doble haz hacen medidas de forma prácticamente continua de la luz que atraviesa las celdas de la muestra y de la referencia.

El equipo utilizado es el espectrofotometro UV – visible, Shimadzu 1700 de doble haz (puede leer a la vez dos celdas).

Para evitar los efectos adversos del nitrato sobre la salud humana, la concentración del mismo a sido limitada en aguas de bebida a 45 mgNO3

-/L en Estados Unidos, 55 mgNO3

-/L en Europa7 y 45 mgNO3-/L en Argentina.

Agitar vigorosamente los patrones y muestras antes de cada lectura ya que si no se efectúa este procedimiento el equipo no leerá correctamente las absorbancias.

No tocar con los dedos las paredes de las celdas por donde debe pasar la luz, las huellas dactilares dispersan y absorben la luz es por eso que se coge de las partes opacas.


La boca de la pipeta debe estar seca para que el líquido contenido baje con facilidad.

Los resultados obtenidos de la concentración de NO3-, N- son por debajo de lo

permitido de 50 ppm según la OMS. Por tanto de esto se concluyó que el “Agua Vida” es apta para el consumo humano.

10.- BIBLIOGRAFIA

Skoog D. West D. Analisis Instrumental Edit. Mc. Graw Hill Mexico 1992

http://www.sma.df.gob.mx/sma/download/archivos/secofi_nmx_aa_079_scfi_2001.pdf

http://www.advmex.com/espectrofotometro_uv.htm

http://www.scielo.br


http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S010040422003000500023&lng=es&nrm=iso&tlng=es

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http://www.sma.df.gob.mx/sma/download/archivos/secofi_nmx_aa_079_scfi_2001.pdf

http://www.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/fluoreciencia/capitulos_fluoreciencia/calaguas_cap14.pdf#search=%22determinacion%20de%20nitratos%20en%20agua%20mediante%20espectrofotometria%22

http://www.agua-mineral.net/592/manantial-de-agua-sin-nitratos/


http://www.agua-mineral.net/592/manantial-de-agua-sin-nitratos/




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