FOTOCOLORIMETRIA

TEMA: FOTOCOLORIMETRIA

6.1 OBJETIVOS:

Realizar determinaciones colorimétricas mediante el empleo de tubos de Nessler y el colorímetro de Duboscq.

Determinar el funcionamiento del espectrofotómetro

Establecer la longitud de onda de máxima absorbancia del KMnO4 en solución.

Obtener los siguientes gráficos:

A vs C

%T vs C

Determinar el contenido de manganeso en una muestra de suelo

6.2 TEORIA

6.2.1 FUNDAMENTO

El manganeso presente en el suelo se extrae mediante una fusión con KHSO4, luego por oxidación con peryodato de potasio, el color resultante del permanganato de potasio obtenido se compara con estándares y se determina su absorbancia a una longitud de onda de 526 nm donde se produce su máximo de absorción.

6.2.2 CONSULTA

Fundamento de la absorción molecular de la radiación electromagnética, ¿Por qué las sustancias presentan coloración?

La espectroscopia de absorción molecular se fundamenta en las interacciones entre la materia y la energía. Cuando una onda electromagnética interacciona con un átomo o molécula, la energía de dicha onda puede resultar absorbida si coincide exactamente con la energía necesaria para llevar a la especie química desde el estado fundamental Eo (nivel energético más bajo) hasta alguno de los niveles energéticos superiores o estado excitado En.

El tiempo de vida de la especie excitada es breve y termina por distintos procesos de relajación. La forma de relajación más común supone la conversión de la energía de excitación en calor. La especie excitada se relaja a su estado original devolviendo energía al medio que le rodea.

La espectroscopia molecular basada en la radiación ultravioleta, visible e infrarroja sirve para identificar y determinar especies químicas.

L a excitación originada por radiaciones visibles o ultravioleta promueve transferencias de electrones que se hallan en niveles bajos de energía, Eo¸ hasta orbitales de energía superior, En, o transición electrónica y el proceso de absorción asociado es conocido como absorción electrónica.

¿Por qué las sustancias presentan coloración?

Los electrones poseen la cualidad de moverse en determinados orbitales. La radiación produce que un electrón salte de su estado basal a su estado excitado, pero cuando vuelve a su orbital inferior de menor energía (estado basal) emiten energía en forma de radiación. Algunos de esos saltos producen radiación que ven nuestros ojos como color o radiación visible (350 a 750 nanómetros).

El espectro visible constituye una pequeña parte del espectro electromagnético y está constituida por los colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta.

La frecuencia de la luz emitida depende de la diferencia de energía de los niveles entre los que salta el electrón.

El color de un cuerpo depende de

La naturaleza de su superficie

Del tipo de luz que lo ilumina

Cada objeto está formado por diferentes moléculas, esto hace que cuando son iluminados por luz blanca absorban determinadas energías y rechacen otras. Teniendo la materia el color de las frecuencias rechazadas. El color que emite la superficie de las sustancias coloreadas se llama color superficial.

Color verde: las moléculas rechazan principalmente al azul y al amarillo.

Color amarillo: las moléculas rechazan principalmente rojo, anaranjado, amarillo.

Color violeta: las moléculas rechazan principalmente el rojo y el azul,

Color negro: es la ausencia de todos los colores, es decir se absorben toda la energía y no rechaza nada.

Color blanco: es la mezcla de todos los colores, significa que todas las energías fueron rechazadas.

Los cuerpos están iluminados por otro tipo de luz, presentarán ante nuestros ojos con otros colores.

Definición de Absorbancia y Transmitancia.

Absorbancia, A, es la cantidad de intensidad de luz que absorbe la muestra. Está definida como:

Siendo I la intensidad después de haber habido la absorción e I0 la intensidad de la luz que se hace incidir en la muestra.

Transmitancia, T, es la cantidad de luz que atraviesa un cuerpo, en una determinada longitud de onda. Cuando un haz de luz incide sobre un cuerpo, una parte de esa luz es absorbida por el mismo, y otra fracción de ese haz de luz atravesará el cuerpo, según su transmitancia. El valor de la transmitancia de un objeto se puede determinar según la siguiente expresión:

Ies la cantidad de luz transmitida por la muestra e I0es la cantidad total de luz incidente. Muchas veces encontraremos la transmitancia expresada en porcentaje, según la fórmula:

Diseño y funcionamiento del colorímetro de Duboscq, fotómetro de filtro.

COLORIMETRO DE DUBOSCQ

El colorímetro es un aparato basado en la ley de absorción de la luz conocida como de "Lambert-Beer", permite la comparación de dos disoluciones, una de las cuales es de concentración conocida (C2).

En el colorímetro la luz reflejada mediante el espejo inferior (E) atraviesa los recipientes en los cuales se encuentran la muestra patrón y la muestra estudiada (C1 y C2). Los tubos de vidrio (B) permiten regular la distancia recorrida por el haz luminoso en la disolución. Finalmente, un prisma recoge estos rayos luminosos y los dirige al ocular, en el cual se pueden observar dos semicírculos procedentes cada uno la muestra patrón y la muestra estudiada y se puede comparar las intensidades de salida. Si se varía la posición de los tubos B, que regulan el valor de la distancia recorrida por el rayo, se pueden obtener en el ocular dos semicírculos de igual intensidad y calcular el valor de la concentración de la disolución analizada.

La ley de Beer (1825-1863) señaló que para soluciones con diversa concentración el coeficiente de absorción es igual a: ln(I/Io) = -kcd

Dónde: k= coeficiente de absorción molecular, característico de la sustancia absorbente para la luz de una determinada frecuencia.

c= concentración molecular de la disolución

d= espesor de la capa absorbente o distancia recorrida por el rayo luminoso

Esto nos permite calcular el valor de la concentración de la disolución analizada:

I1 = Io * e-(k1C1d1) [1]

I2 = Io * e-(k2C2d2) [2]

Los valores d1 y d2 representan la longitud de las columnas de líquido reguladas a voluntad, de modo que puede conseguirse que la intensidad final de la luz

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