TP Metodos Opticos 2015

14
 Métodos Ópticos 1 TRABAJO PRÁCTICO Nº 5: DETERMINAC IÓN DE NO 3 -  Y NO 2 -  EN MUESTRAS DE AGUA POR ESPECTROFOTOME TRÍA UV Y VISIBLE  A.- Determinación de NO 3 -  por absorción UV. 1.- Fundamentos: El contenido de NO 3 -  en muestras de agua con bajo contenido de materia orgánica (m.o.) puede ser determinado por medidas de absorbancia a 220 nm. Como la m.o. puede absorber a esa longitud de onda, se debe hacer una corrección restando el valor de la absorbancia a 275 nm, ya que en esta longitud de onda el NO 3 -  no absorbe pero sí lo hace la m.o. 2.- Parte experimental: OJO TRABAJAR UNICAMENTE CON AGUA BIDESTILADA 2.1.- Construcción de la curva de calibración:  Preparación de la solución reserva de NO 3 - : Disolver 814,5 mg de KNO 3  anhidro ó 741,9 mg de NaNO 3  anhidro en agua destilada y llevar a 1 L en matraz aforado (1 mL = 500 g NO 3 - ).  Preparación de la solución estándar: Diluir 100 mL de la solución reserva a 1000 mL con agua destilada (1 mL =50 g NO 3 - )  Preparación de los patrones para la curva: Colocar los siguientes volúmenes de solución estándar en matraces de 50 mL: 0, 1, 2, 5, 10, 20 y 25 mL. Enrasar y luego agregar 1 mL de HCl 1 M a cada uno. 2.2.- Preparación de la muestra: Si la muestra de agua presenta color o material suspendido se debe decolorar y filtrar. Para ello agregar 4 mL de suspensión de Al(OH) 3 /100 mL de muestra en un erlenmeyer, agitar, dejar sedimentar 5 minutos y filtrar. La suspensión de Al(OH) 3 se prepara disolviendo 125 g de AlK(SO 4  ) 2 •12 H 2 O ó  Al(NH 4  )(SO 4  ) 2 •12 H 2 O en 1 L de agua destilada. Calentar a 60 º C y agregar 55 mL de NH 4 OH conc. lentamente y agitando. Dejar reposar 1 h, trasvasar el líquido a otro recipiente, lavar el precip itado sucesivame nte con agua destilada has ta eliminación de amonio. Decantar, descartar la mayor parte del líquido sobrenadante y conservar la suspensión concentrada. A 50 mL de la muestra decolorada y filtrada agregarle 1 mL de HCl 1 M y mezclar.

description

TPs Bloque 2

Transcript of TP Metodos Opticos 2015

  • Mtodos pticos

    1

    TRABAJO PRCTICO N 5: DETERMINACIN DE NO3- Y NO2

    - EN MUESTRAS DE AGUA

    POR ESPECTROFOTOMETRA UV Y VISIBLE

    A.- Determinacin de NO3- por absorcin UV.

    1.- Fundamentos:

    El contenido de NO3- en muestras de agua con bajo contenido de materia orgnica

    (m.o.) puede ser determinado por medidas de absorbancia a 220 nm. Como la m.o.

    puede absorber a esa longitud de onda, se debe hacer una correccin restando el valor

    de la absorbancia a 275 nm, ya que en esta longitud de onda el NO3- no absorbe pero s

    lo hace la m.o.

    2.- Parte experimental:

    OJO TRABAJAR UNICAMENTE CON AGUA BIDESTILADA

    2.1.- Construccin de la curva de calibracin:

    Preparacin de la solucin reserva de NO3-:

    Disolver 814,5 mg de KNO3 anhidro 741,9 mg de NaNO3 anhidro en agua destilada y

    llevar a 1 L en matraz aforado (1 mL = 500 g NO3-).

    Preparacin de la solucin estndar:

    Diluir 100 mL de la solucin reserva a 1000 mL con agua destilada (1 mL =50 g NO3-)

    Preparacin de los patrones para la curva:

    Colocar los siguientes volmenes de solucin estndar en matraces de 50 mL:

    0, 1, 2, 5, 10, 20 y 25 mL. Enrasar y luego agregar 1 mL de HCl 1 M a cada uno.

    2.2.- Preparacin de la muestra:

    Si la muestra de agua presenta color o material suspendido se debe decolorar y filtrar.

    Para ello agregar 4 mL de suspensin de Al(OH)3/100 mL de muestra en un erlenmeyer,

    agitar, dejar sedimentar 5 minutos y filtrar.

    La suspensin de Al(OH)3 se prepara disolviendo 125 g de AlK(SO4)212 H2O

    Al(NH4)(SO4)212 H2O en 1 L de agua destilada. Calentar a 60C y agregar 55 mL de

    NH4OH conc. lentamente y agitando. Dejar reposar 1 h, trasvasar el lquido a otro

    recipiente, lavar el precipitado sucesivamente con agua destilada hasta eliminacin de

    amonio. Decantar, descartar la mayor parte del lquido sobrenadante y conservar la

    suspensin concentrada.

    A 50 mL de la muestra decolorada y filtrada agregarle 1 mL de HCl 1 M y mezclar.

  • Mtodos pticos

    2

    2.3.- Medida espectrofotomtrica:

    Leer las absorbancias de los patrones y de la muestra a 220 nm contra el patrn de 0 mL

    de estndar. Leer la absorbancia de la muestra a 275 nm. Obtener la absorbancia neta

    de la muestra restando dos veces la absorbancia a 275 de la absorbancia a 220.

    Am = A220 2 A275

    3.- Expresin de resultados:

    De la curva de calibracin obtenga la concentracin de NO3- en la muestra y exprese el

    resultado con sus lmites de confianza al 95%.

    B.- Determinacin de NO2- por absorcin molecular en el visible.

    1.- Fundamentos:

    El in NO2- en muestras de agua puede determinarse por su capacidad para reaccionar

    con aminas aromticas para dar primero un compuesto de diazonio y luego un colorante

    azoico, cuya absorbancia en la zona visible del espectro, obedece la ley de Beer.

    2.- Parte experimental:

    Reactivos: Solucin de cido sulfanlico: 0,8 g en 28 mL de HAc glacial llevados a 100 mL

    con agua destilada.

    Solucin de 1-naftilamina (CANCERIGENO!): 0,5 g en 28 mL de HAc glacial llevados a

    100 mL con agua destilada.

    2.1.- Construccin de la curva de calibracin:

    Preparacin de la solucin reserva de NO2-:

    Pesar 1,5 g de NaNO2 secado durante 1 h a 110C y disolverlo en agua destilada, diluir a

    1 L en matraz aforado (1 mL = 1 mg NO2-). Agregar 1 mL de cloroformo como

    conservante.

    Preparacin de la solucin estndar:

    Tomar un volumen de la solucin reserva y diluirla 100 veces: (1 mL = 10 g NO2-).

    NH2

    NH2S

    O

    O

    OH S

    O

    O

    OH N2+

    S

    O

    O

    OH N=N NH2S

    O

    O

    OH N2+

    + NaNO2 + 2 HCl

    +

    Cl-

    Cl- HCl +

    + H2O + NaCl

  • Mtodos pticos

    3

    Preparacin de los patrones para la curva:

    Llevar los siguientes volmenes de solucin estndar a 50 mL en matraz aforado:

    0; 0,5; 1; 2; 3; 4 y 5 mL.

    2.2.- Preparacin de la muestra:

    Si la muestra de agua presenta material suspendido, filtrar a travs de filtro de

    membrana de 0,45 m. Tomar una alcuota de 50 mL de muestra con pipeta de bulbo y

    colocarla en un vaso de precipitado de 100 mL, agregarle 1 mL de cido sulfanlico. Entre

    2 y 8 minutos despus agregarle 1 mL de 1-naftilamina (Cuidado! Cancergeno, trabajar

    bajo campana y con proteccin), esperar 10 minutos antes de leer su absorbancia a 540

    nm.

    Repetir el procedimiento con cada una de las soluciones de calibracin. Usar la solucin

    con 0 mL de standard como blanco para las lecturas de absorbancia.

    3.- Expresin de resultados:

    Trace la curva de calibracin y obtenga de ella la concentracin de NO2- en la muestra,

    expresando el resultado con sus lmites de confianza al 95% de probabilidad.

    4- Cuestionario:

    a-Qu intervalos de longitudes de onda corresponden en el espectro electromagntico

    a las regiones: a) UV lejano; b) UV cercano; c) visible; d) IR cercano; e) IR medio; f) IR

    lejano?

    b- En esta experiencia, Porque cree que la determinacin del ion nitrato es ms simple

    que la del nitrito? De qu material deben ser las celdas utilizadas en cada caso?

    c- Cul es el propsito de preparar una curva de calibracin?

    d- Suponga que la absorbancia experimental es mayor a uno. Cmo modificara su

    procedimiento?

    e- Deduzca la ley de Beer e indique las causas de sus desviaciones. Cmo estn

    relacionadas algebraicamente el porcentaje de transmisin y la absorbancia?

    TRABAJO PRCTICO N 6: ESPECTROSCOPIA UV-VISIBLE. RESOLUCIN DE UNA MEZCLA

    BINARIA MnO4- / Cr2O7

    =.

    1.- Fundamentos:

    La absorbancia total de una solucin a una determinada longitud de onda, , es igual a

    la suma de las absorbancias individuales de las distintas especies presentes a esa

    longitud de onda.

  • Mtodos pticos

    4

    La resolucin de la mezcla en sus distintos componentes puede realizarse por dos

    mtodos a partir de los espectros de las dos especies por separado y del espectro de la

    muestra problema.

    A.- Mtodo de las curvas de calibracin

    Los espectros individuales nos permiten una adecuada seleccin de las longitudes de

    onda de trabajo, de modo tal que la absorbancia de una de las especies componentes

    sea elevada y simultneamente la de la otra especie sea baja. Esta eleccin permite

    minimizar los errores de medida.

    A la longitud de onda 1 la absorbancia ser:

    272

    27244

    ..)(..)( 111 OCrOCrMnOMnO CbCbA

    A la longitud de onda elegida 2 la absorbancia estar dada por:

    A C CMnO MnO Cr O Cr O2 2 24 4 2 7

    2

    2 7

    2 ( ) .b. ( ) .b.

    Los valores A1 y A2 se toman del espectro de la mezcla problema.

    Los datos del coeficiente de absortividad molar de los distintos componentes a las

    distintas longitudes de onda pueden tomarse de los espectros individuales de cada

    especie, o ms correctamente, de las pendientes de las correspondientes

    representaciones grficas de la Ley de Beer (Absorbancia vs Concentracin a cada

    longitud de onda). As, de estas dos ecuaciones pueden calcularse las concentraciones

    de los componentes individuales por medio de un sistema de determinantes.

    A.1.- Parte experimental.

    Procedimiento:

    Seleccionadas las longitudes de onda de trabajo 1 y 2 a partir del espectro de la

    muestra problema se construyen las curvas de calibracin de MnO4- y Cr2O7

    2- a esas

    longitudes de onda elegidas. Se prepara una serie de diluciones a partir de soluciones

    madre de concentracin conocida, teniendo en cuenta para la eleccin de las diluciones,

    los coeficientes de absortividad molar ( 4MnO;2,1

    , 272OCr;2,1

    ) aproximados obtenidos de los

    espectros de los componentes individuales, considerando el rango de absorbancia para

    el cual el error fotomtrico es mnimo (0,1

  • Mtodos pticos

    5

    A.2.- Clculos y resultados:

    Los datos obtenidos se llevan a grficas de Absorbancia vs concentracin molar,

    obtenindose un par de curvas de calibracin para cada componente de la mezcla.

    De las pendientes de las mejores rectas trazadas por mnimos cuadrados, se obtendrn

    los coeficientes de absortividad molar (1 (MnO4-), 2(MnO4

    -), 1 (Cr2O72-), 2 (Cr2O7

    2-)).

    Con los valores de obtenidos, calcular la concentracin de cada especie componente

    de la mezcla problema en moles / litro.

    B.- Mtodo por Anlisis de Regresin Lineal Multi-longuitud-de-onda (ARLM)

    La absorbancia de una mezcla de dos especies no interactuantes que absorben en la

    misma zona del espectro, Am est dada por:

    Am = 1bc1 + 2bc2 (1)

    Sean cs1 y cs2 las concentraciones de soluciones estndar de cada componente, entonces

    As1 = 1bcs1 As2 = 2bcs2

    Despejando las absortividades molares, reemplazndolas en la ec. (1) y reordenado se

    llega a:

    Am/As1 = c1/cs1 + (As2/As1)(c2/cs2) (2)

    Al graficar Am/As1 en funcin de As2/As1 a varias longitudes de onda se obtiene una lnea

    recta de cuya pendiente y ordenada al origen se obtiene el valor de c2 y c1

    respectivamente.

    B.1.- Parte experimental

    Procedimiento:

    Registrar los espectros superpuestos de soluciones estndar 2 x 10-4 M de KMnO4 y

    2 x 10-4 M de K2Cr2O7 y de la solucin problema, mezcla de ambos compuestos.

  • Mtodos pticos

    6

    Leer las absorbancias de cada solucin a cinco longitudes de onda en el rango de mayor

    superposicin del espectro, 340 400 nm, y armar la siguiente tabla:

    Absorbancias

    St. KMnO4 (As1) St. K2Cr2O7 (As2) Mezcla (Am) Am/As1 As2/As1

    B.2.- Clculos y resultados:

    Trazar la mejor recta por mnimos cuadrados de la ecuacin (2) y obtener las

    concentraciones de permanganato y dicromato en la solucin problema.

    B.3. Cuestionario:

    a- Por qu es importante mantener el medio cido cuando se realizan las diluciones, en

    particular de las soluciones de K2Cr2O7?

    b- Qu caractersticas espectrales deben poseer las especies para que puedan ser

    determinadas simultneamente por espectrofotometra? Qu propiedad de la

    absorbancia permite que esto sea posible?

    c- Cul es la diferencia entre un equipo de doble y de simple haz? Realice un diagrama

    de bloques del equipo utilizado para la realizacin del espectro de absorcin.

    d- Qu es un espectro de absorcin UV-Visible? Qu informacin puede aportar? Por

    qu es cualitativo y cuantitativo?

    C+M

    C

    M

    A

  • Mtodos pticos

    7

    TRABAJO PRCTICO N 7: PROPIEDADES COLORIMTRICAS DESEABLES E INDESEABLES EN EL SISTEMA Fe(II)-o-fen

    1.- Fundamentos:

    Los mtodos espectrofotomtricos de anlisis requieren que las sustancias a ser

    estudiadas, o sus derivados por el agregado de un agente cromognico, formen

    soluciones que debern reunir idealmente las siguientes cinco propiedades:

    1. Estabilidad en el tiempo, como para permitir su determinacin con precisin.

    2. Color intenso (elevado ).

    3. Libre de efectos por cambios en el pH, temperatura u otros factores.

    4. Solubilidad del compuesto coloreado.

    5. Obedecer la ley de Beer.

    Cuando se requiere de un agente formador de color, ste deber poseer las siguientes

    caractersticas:

    1. Estabilidad en solucin.

    2. Rpido desarrollo del color.

    3. Reaccin estequiomtrica con el constituyente deseado. En casos de equilibrios

    desfavorables se deber agregar un gran exceso de reactivo.

    4. Transparencia ( = 0) en la regin de medida.

    5. Selectividad o especificidad con el constituyente deseado.

    6. Libre de interferencias con otros constituyentes.

    7. Capacidad de actuar en distintos solventes.

    En este experimento se considerarn algunas de las propiedades que son deseables en

    un agente cromognico y de la especie que ser medida.

    Se analizarn las caractersticas en el complejo de hierro, Fe(II)-ortofenantrolina (Fe-o-

    fen).

    2.- Parte experimental:

    Reactivos: soluciones: FeCl3 10-3 M en 0,5 M HCl, 0,5 M, NaAc 2 M, 1,10-fenantrolina 0,2

    %, NaOH 4 M, HCl conc, NH4OH conc, NH2OH.HCl 10 % (recin preparada).

    Slidos: NaF, Na2Ox, Na-tartrato, KH2PO4.

    A.- Efecto del tiempo

    A 4 ml de la solucin stock de Fe(III) en un vaso de 100 ml agrguele 1 ml de sol. de

    NH2OH.HCl 10%. Agite y deje reposar 1 2 minutos, luego agregue 2 ml de sol. de o-fen

  • Mtodos pticos

    8

    0,3 %. Agregue solucin de NaAc 2 M hasta ajustar el pH 5, verificando con papel

    indicador. Trasvase a un matraz de 100 ml, enjuagando el vaso con pequeas porciones

    de agua destilada y lleve a volumen. Mida la absorbancia a 512 nm cada 20-30 min.

    contra un blanco de agua destilada. Grafique Absorbancia vs tiempo.

    Nota: Utilice esta solucin en la parte D de esta experiencia.

    B.- Efecto de exceso de reactivo

    Prepare otras siete soluciones en forma similar a la anterior (parte A), pero agregando

    respectivamente 0,0; 0,2; 0,4; 0,6; 1,0; 3,0 y 4,0 ml de solucin de o-fen 0,3 %. Mida las

    absorbancias de estas soluciones a 512 nm, contra un blanco de agua destilada.

    Grafique Absorbancia vs. Volumen de o-fen. Trace dos rectas tangentes que se

    interceptarn en un punto correspondiente a la cantidad de o-fen necesaria para

    complejar todo el Fe presente en la solucin.

    C.- Efecto del pH

    Prepare y mida la absorbancia a 512 nm de las siguientes cinco soluciones de distinto pH:

    pH = 1,7. En un matraz de 100 ml pipetee 4 ml de sol. stock de Fe(III) y 1 ml de

    NH2OH.HCl. Agite unos segundos y deje reposar 1 2 min. Agregue 2 ml de o-fen 0,3 %,

    diluya hasta el enrase con agua destilada, mezcle y mida su absorbancia

    inmediatamente.

    pH ~ 2. Repita el proceso anterior pero agregando, antes de enrasar, sol. de NaAc 2 M

    gota a gota hasta que recin comience a aparecer el color rojo del complejo, luego

    enrase y mida su absorbancia.

    pH ~ 5. Utilice el primer dato de absorbancia obtenido con la solucin de la parte B.

    pH ~ 9. En un matraz de 100 ml pipetee 4 ml de sol. stock de Fe(III), 1 ml de NH2OH.HCl y

    2 ml de o-fen 0,3 %. Luego agregue NH3 (c) gota a gota hasta reaccin alcalina al papel

    de tornasol. Diluya hasta la marca, agite y lea su absorbancia.

    pH ~ 12. Repita el proceso anterior pero reemplazando el amonaco por 13 gotas de

    NaOH 4 M.

    Grafique Absorbancia vs. pH (aprox.) de las cinco medidas.

    D. Efecto de aniones interferentes

    Utilice la solucin preparada en la parte A.

    Despus de haber ledo la absorbancia de la solucin de pH 1, agregue una pequea

    porcin (aproximadamente del tamao de un grano de azcar) de NaF a la solucin en la

  • Mtodos pticos

    9

    celda del espectrofotmetro. Tpela con el dedo y agite vigorosamente; mida la

    absorbancia. Si no observa ningn efecto agregue otra pequea porcin de NaF y repita

    la agitacin y medida.

    Enjuague la cubeta con agua de canilla, luego con agua destilada y finalmente con la

    solucin de pH 1. Vuelva a medir la absorbancia de la solucin de pH 1 y repita el

    procedimiento con el agregado de Na2Ox, Na-tartrato y KH2PO4.

    Reporte sus observaciones sobre el efecto de cada anin en la lectura de absorbancia

    del sistema Fe-o-fen.

    3.- Tratamiento de datos y resultados:

    Haga un anlisis del efecto de las variables estudiadas.

    4- Cuestionario:

    a- Cules son las propiedades que debe presentar un complejo para permitir su utilizacin en un mtodo espectrofotomtrico? En este sentido, Qu caracterstica debe poseer un agente formador de color?

    b- Investigue en bibliografa algn analito que mediante su tratamiento con un agente cromognico dando lugar a una complejacin o derivatizacin, permita su cuantificacin por espectroscopa UV-Visible.

    TRABAJO PRCTICO N 8: DETERMINACIN DE HIERRO EN UN MEDICAMENTO.

    1- Fundamento:

    Uno de los temas de mayor inters en las ciencias de la salud y en la qumica

    bioinorgnica es el comportamiento del hierro en los sistemas biolgicos. El dficit de

    hierro es un problema usual en la dieta humana. Este elemento cumple una labor

    importantsima en el organismo dado que transporta el oxgeno en los glbulos rojos.

    Tambin es un componente estructural de la mioglobina muscular y es imprescindible

    en el aprovechamiento de las vitaminas del grupo B. De ah surge el inters por conocer

    la disponibilidad de hierro en los alimentos. Su dficit provoca Anemia Ferropnica, muy

    comn en nios con baja calidad alimentaria, y en las ltimas semanas de embarazo

    donde aumentan las necesidades de hierro. Tambin aumenta el requerimiento de

    hierro en la dieta si consumimos caf o alcohol en exceso ya que stos disminuyen su

    absorcin. Por el contrario, la vitamina C mejora la absorcin. El aporte mnimo

    recomendado es de 10 a 15 mg/da. Las principales fuentes de hierro son: carnes,

    hgado, verduras verdes, cereales integrales, frutos secos y levaduras.

    En este trabajo prctico determinaremos espectrofotomtricamente la concentracin

    de Fe en un medicamento a travs de dos mtodos. En el primero de ellos realizaremos

  • Mtodos pticos

    10

    la cuantificacin a partir de la curva de calibracin, de manera anloga a la forma en la

    que lo hicimos en las experiencias anteriores. Muy brevemente esta metodologa

    consiste en determinar la absorbancia de una serie de patrones que han sido

    preparados igual que la muestra y que cumplan con la ley de Beer en su intervalo de

    concentracin. Para que la medida sea vlida, la absorbancia de la muestra debe caer

    dentro del intervalo de absorbancia de los patrones. Sin embargo, este mtodo se

    encuentra limitado en el sentido en que cuanto ms compleja es la muestra, ms difcil

    se vuelve preparar patrones similares respecto a su matriz. En estos casos puede

    utilizarse el mtodo de adicin estndar, que asegura que los efectos de matriz y de los

    interferentes estn controlados. El mismo consiste en agregar cantidades conocidas de

    un analito, cuyo contenido se quiere determinar. A partir del aumento de la seal se

    deduce cuanto analito haba presente en la muestra. Este mtodo requiere una

    respuesta lineal frente al analito.

    2- Parte Experimental: Este mtodo se basa en la reaccin del Fe (II) con o-fenantrolina para dar un complejo intensamente coloreado.

    Soluciones: 1.- Solucin estndar de Fe(NH4)2(SO4)2 : (0.0100 mg/mL) preparar 100 mL* 2.- Solucin de hidrocloruro de hidroxilamina (5.0 g de H2NOH

    .HCl en 50 mL de agua destilada) 3.- Solucin de 1,10-fenantrolina: 0.250 g en 250 mL 4.- Solucin de acetato de sodio, 1.2 M (250 mL) Aadir 0.20 mL de H2SO4 concentrado al matraz donde se preparar la solucin. Procedimiento:

    A. Construccin de curva de calibracin:

    1. Transfiera 25.00 mL de la solucin estndar de hierro (II) a un matraz volumtrico de 100 mL.

    2. A otro matraz volumtrico de 100 mL aada 25 mL de agua destilada.

  • Mtodos pticos

    11

    3. A ambos matraces aada: 1 mL de hidroxilamina, 10 mL de acetato de sodio, y 10 mL de 1,10-fenantrolina. Deje descansar las mezclas por 5 minutos, luego diluya hasta la marca con agua destilada y mezcle bien.

    4. Lave dos celdas y enjuague tres veces con la solucin a la que vaya a medir su absorbancia. Mida la absorbancia de la solucin estndar y la de la solucin blanco (la solucin que contiene todos los reactivos excepto la solucin estndar de hierro) con respecto a agua destilada. Anote los datos.

    5. Repita los pasos del 2 al 4 variando la alcuota de solucin estndar de hierro como sigue:

    a. 20 mL de la solucin estndar de hierro b. 15 mL de la solucin estndar de hierro c. 10 mL de la solucin estndar de hierro

    Prepare un blanco adecuado para cada una de estas soluciones.

    B. Determinacin de hierro (II) en una muestra de Ferrinsol. (Sulfato ferroso

    heptahidratado 7.5 g equivalente a 1.5 g de hierro elemental)

    1. Transfiera 5.00 mL de la muestra de agua a un matraz de 100 mL. Lleve a cabo el mismo procedimiento que con la solucin estndar de hierro y mida la absorbancia.

    2. Repita el procedimiento con 2.5 mL de la muestra. 3- Resultados: Determine la concentracin de Fe (II) en la muestra. Compare con el valor reportado.

    4- Cuestionario:

    a- Qu ventajas presenta el mtodo de adicin estndar respecto al de la curva de

    calibracin? En qu caso optara por el primero respecto al segundo?

    b- Por qu otro mtodo podra determinar el contenido de Fe de la muestra? c- A fin de analizar el contenido de Na+ de una muestra de suero sanguneo, se tomaron

    alcuotas de 5 ml de la muestra y se las colocaron en 4 matraces de 50 ml y se los

    numer del 1 al 4. Posteriormente se adicionaron cantidades crecientes (0ml, 2ml, 3ml,

    5ml) de NaCl patrn de concentracin 2 N y se llev a volumen con agua bidestilada.

    Luego de una correcta agitacin se procedi a medir las absorbancias de cada uno y se

    obtuvieron los siguientes datos:

    Volumen/ ml Absorbancia

    0 0,532

    2 0,435

    3 0,534

    5 0,751

    Hallar el la concentracin original de Na+ en la muestra.

  • Mtodos pticos

    12

    TRABAJO PRCTICO N 9: ESPECTROSCOPIA DE EMISIN ATMICA EN LLAMA A.- Determinacin de Na y K en agua. 1.- Fundamentos: Cuando una solucin, que contiene iones tales como Na+, se vaporiza y es arrastrada al seno de una llama por los gases en combustin, la energa de la llama, ahora poblada por tomos de la muestra, excita a los electrones externos a un nivel de energa superior (frecuentemente al primer estado excitado). Al regresar a su estado fundamental, los electrones emiten una radiacin de longitud de onda caracterstica para cada uno de los metales presentes. En la figura 1a se muestra un esquema de un fotmetro de llama para el anlisis de metales alcalinos y alcalinotrreos. La figura 2 muestra el nebulizador, componente que permite el ingreso de la muestra por efecto Venturi del gas oxidante generando una niebla de gotas que sern procesadas en la llama, transformando la misma en sus componentes atmicos capases de emitir radiacin caracterstica y proporcional a la concentracin del analito.

    2.- Procedimiento: Reactivos : NaCl p.a, KCl p.a. * Solucin estndar de Na de 100 ppm: pesar 254 mg de NaCl p.a al 0,1 mg y llevarlo a volumen de 1 L con agua destilada. * Solucin estndar de KCl de 100 ppm: pesar 190,7 mg de KCl p.a al 0,1 mg y llevarlo a volumen en un matraz de 1 L con agua destilada. 2.1.- Anlisis de Na i.- A partir de la solucin madre de Na+, preparar una serie de patrones estndar conteniendo 5, 10, 25, 50, 75 y 100 ppm de Na+.

    Figura 1 Figura 2

  • Mtodos pticos

    13

    ii.- Encender el equipo, la llama y el compresor, ajustando la presin de aire al valor de 0,6 kg/cm2. Asegrese que el instrumento tenga colocado el filtro para sodio. iii.- Ajustar la lectura del aparato en cero aspirando agua destilada (0 ppm de Na+). Usar luego la solucin de 100 ppm para llevar la lectura a 100 (fondo de escala). Luego se determinan las lecturas de emisin para las otras soluciones de Na+ SIN CAMBIAR LOS CONTROLES DEL INSTRUMENTO. iv.- Medir la lectura de emisin de una muestra de agua potable y agua mineral. 2.2.- Anlisis de K. Considerando que la concentracin del ion K en aguas en gral promedia 10 ppm: i.- preparar a partir de la solucin madre de 100 ppm de K+ una serie de patrones estndar tomando como extremo superior de la escala 20 ppm de K+. Repetir el procedimiento anterior ii y iii para la calibracin del instrumento. iv.- Medir la lectura de emisin de una muestra de agua corriente y de agua mineral. 2.3.- Tratamiento de datos y resultados: Graficar los datos Lectura (Intensidad de emisin) vs concentracin empleando escalas lineales y doble logaritmo. Por interpolacin de las lecturas encontrar el contenido de Na, y K en las muestras problemas. B.- Estudio del efecto de los cationes en las medidas de espectroscopa atmica. 1.- Fundamentos: Cuando en una solucin se presentan varios metales que emiten radiaciones de longitud de onda muy prximas, se observan desviaciones en la determinacin de la concentracin. Evidentemente estas interferencias sern considerables si se emplea un aparato de filtro, por razones puramente pticas. Adems, los otros iones pueden tener otros efectos sobre los procesos de radiacin en la llama. Con el objetivo de estudiar este comportamiento, se determinar el efecto que producen diversos cationes en la determinacin del sodio en fotometra de llama. 2.- Procedimiento: Reactivos: NaCl, Ca(NO3)

    *2, MgCl2 (o Mg(NO3)2, KCl.

    2.1.- Se preparan, a partir de una solucin de 100 ppm de Na+, tres soluciones que contengan 20 ppm de Na+ ms 10 mg de los siguientes cationes: Ca2+, Mg2+ y K+** (un metal por cada solucin). Se preparan 100 mL de cada solucin y se tiene en cuenta la pureza y grado de hidratacin de los reactivos para el clculo de los 10 mg. Calibrar adecuadamente el fotmetro de llama con 0 ppm y 100 ppm de Na+ y medir el estndar de 20 ppm de Na+ puro y las muestras con los cationes adicionados. Observar cualquier cambio en los porcentajes de emisin del Na. (*) utilizar CaCO3 y HNO3 (1:3).(**) reservar la solucin 20 ppm Na c/ K

    + para C.

  • Mtodos pticos

    14

    2.2.- Tratamiento de datos y resultados: Comparar los valores de emisin en presencia de cationes interferentes y estimar el error relativo en la concentracin que causar la presencia de cada catin. Tabular E (% de emisin) en funcin de M (ppm de metal interferente); identificar el metal que ms interfiere en la determinacin y proponer la fuente de interferencia. C.- Estudio de interferencia mutua de los iones K+ Na+. 1.- Fundamentos: Uno de los fenmenos que pueden ocurrir en el plasma de la llama es el proceso de ionizacin de un electrn de tomos alcalinos a la temperatura de trabajo de la llama gas natural - aire. Evaluando los potenciales de ionizacin de los elementos alcalinos se puede deducir la funcin del ion K+ como supresor de ionizacin del Na. Con el objeto de estudiar ste comportamiento se medir la lnea de emisin de Na a 589 nm en presencia de K+ y el efecto de la presencia de Na+ en la lnea de emisin de K a 766 nm. 2.- Procedimiento: 2.1.- Preparar dos series de soluciones de K+ con 5, 10, 25, 50, 75 y 100 ppm del catin conteniendo en cada matraz 10 ppm Na+ (serie 1) y 20 ppm de Na+ (serie 2).Realizar los clculos a partir de una solucin madre de 100 ppm de sodio y matraces de 100 o 50 ml. Medir la serie 2 de matraces en la longitud de onda de emisin de Na (calibrar con 0-100 ppm de Na+ patrn) y la serie de matraces 1 -2 en la longitud de onda de K (calibrar con 0-100 ppm de K+ patrn). 2.2.- Tratamiento de datos y resultados: Hacer la grfica de emisin de Na (20 ppm) vs concentracin de 0 a 100 ppm de K; comparar en un mismo grafico la emisin de K (serie 1 y 2) vs concentracin de 0 a 100 ppm de K .Discutir los resultados. D.- Cuestionario: a- Que ventajas presentan las tcnicas de anlisis en llama (emisin o absorcin)? b- Para qu tipo de especies qumicas elegira la Fotometria de Emisin de llama por sobre otras tcnicas? c- Que tipo de muestras puede analizar? d- Cuales son los fenmenos que ocurren en la llama? e- Cuales son las fuentes de inestabilidad en la lectura en un Fotometro de emisin?