ESPECTROFOTOMETRÍA ULTRAVIOLETA-VISIBLE. ESPECTRO DE ABSORCIÓN Y ANÁLISIS CUANTITATIVO

ESPECTROFOTOMETRÍA ULTRAVIOLETA-VISIBLE.
ESPECTRO DE ABSORCIÓN Y ANÁLISIS CUANTITATIVO

OBJETIVOS.

1. Conocer el funcionamiento del espectrofotómetro UV-Visible.
2. Obtener el espectro de absorción de algunos compuestos.
3. Observar el efecto del pH en el espectro de absorción.
4. Seleccionar, a partir del espectro de absorción UV-Vis, la longitud de onda óptima para la elaboración de una curva de calibración.
5. Construir una gráfica de calibración (respuesta vs. concentración)
6. Determinar la concentración en una muestra problema.

INTRODUCCIÓN

La longitud de onda del espectro electromagnético comprendida entre los 200 y los
700 nm corresponde a las regiones ultravioleta y visible. Cuando este tipo de radiación interactúa con algunas moléculas, se produce absorción de la energía en regiones de longitudes de onda determinadas. El espectro de absorción es una función de la estructura completa de una sustancia; por lo que se considera una propiedad  altamente específica de la estructura molecular. Existen factores que influyen en los espectros de absorción tales como el solvente, el pH, etc. los cuales deben controlarse y especificarse al realizar el estudio.

La ley de Beer para la absorción de la radiación enuncia que “la reducción de la energía de un haz monocromático es directamente proporcional a la intensidad del haz y a la cantidad de la sustancia absorbente”. Cuando la longitud de la trayectoria luminosa y la intensidad del haz luminoso incidente se mantienen fijos, la absorbancia de una solución es directamente proporcional a la concentración de especies absorbentes. El análisis cuantitativo basado en la absorción de la radiación hace uso de esta relación. Existen algunas limitaciones importantes que afectan la linealidad de la ley de Beer las cuales son reales o pueden ocurrir como resultado de la manera en que se realizan las medidas de absorbancia; estas últimas desviaciones pueden ser instrumentales o químicas.

En esta práctica se obtendrá el espectro de absorción de diferentes especies y se verá cómo es afectado por algunas condiciones experimentales. Así también se realizará una curva de calibración a partir de una solución stock y se cuantificará la concentración de una muestra problema.

MATERIAL Y REACTIVOS

Pipetas, vasos de precipitado, matraces volumétricos, celdas de cuarzo de 2 o 3 mL.

Estándares de fenol, fenolftaleína, ácido benzoico y azul de bromotimol, agua destilada, metanol, ácido clorhídrico, hidróxido de sodio.

EQUIPO

Espectrofotómetro Ultravioleta-Visible de longitud de onda variable, balanza analítica.

PROCEDIMIENTO

Espectro de absorción:

1. Prepare una solución de la sustancia elegida en el solvente apropiado a una concentración máxima de 0.01 M. Obtenga su espectro de absorción partiendo de una longitud de onda de 650 nm hasta 200 nm; en caso de ser necesario realice diluciones. Separe dos alícuotas de la solución a la que le tomó el espectro de absorción.
2. A la primera fracción se le adicionan unas gotas de HCl 1.0 M y se determina el espectro de absorción en el mismo intervalo de longitudes de onda.
3. La segunda fracción se alcaliniza con unas gotas de NaOH 1.0 M y se le determina el espectro de absorción.

Análisis cuantitativo:

1. Seleccione la longitud de onda de máxima absorción del compuesto con el que trabajó la práctica anterior.
2. A partir de la solución stock, prepare por lo menos 5 soluciones diluidas de tal manera que las concentraciones finales den lecturas de absorbancia entre 0.2 y 1 unidades.
3. Elabore una gráfica de concentración vs. absorbancia y mediante una regresión lineal obtenga la ecuación de la curva. Se le proporcionará una muestra problema para que determine su concentración.

GUÍA PARA EL REPORTE

1. Incluya los datos del equipo con el que trabajó.
2. Entregue junto con el reporte las gráficas de longitud de onda contra absorbancia, así como las longitudes de onda de máxima absorción.
3. Mencione diferentes situaciones en las que sería necesario o de utilidad contar con un espectro de absorción
4. Explique la forma del espectro obtenido considerando la estructura química del compuesto que trabajó. ¿El espectro obtenido coincide con lo reportado en la literatura?
5. Explique los efectos observados en el espectro de absorción debidos al cambio de pH en función de la modificación de la estructura química del compuesto.
6. Incluya la curva de calibración elaborada y obtenga la ecuación de la recta mediante una regresión lineal. Analice visualmente la gráfica obtenida y los coeficientes de determinación y correlación para determinar si la curva obtenida es adecuada para cuantificar al analito.
7. Calcule la concentración de la muestra problema.

CUESTIONARIO

1. Realice el esquema del espectrofotómetro UV-Vis y señale cada una de sus partes.
2. Explique brevemente el fundamento de las técnicas de absorción molecular de radiación en la región UV-Vis.
3. ¿Para qué tipo de sustancias se observan cambios en el espectro UV-Vis cuando se modifica el pH?
4. De acuerdo a los grupos funcionales de las sustancias que se estudiarán, ¿en qué zona(s) de la región UV-Vis se esperaría que hubiera absorción?
5. Investigue el significado de los siguientes conceptos y su implicación dentro de la ley de Beer: absorbancia, transmitancia, absortividad molar.
6. ¿Cuáles son las limitaciones de la Ley de Beer?
7. ¿A qué nos referimos cuando decimos que no se cumple la Ley de Beer?
8. ¿Qué es una curva de calibración? ¿Cómo se construye? ¿Cómo se evalúa?

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