UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN FACULTAD DE

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN
FACULTAD DE QUÍMICA
CAMPUS DE LA SALUD
LABORATORIO DE MÉTODOS INSTRUMENTALES
PRÁCTICA # 1
DETERMINACIÓN DE FÓSFORO EN BEBIDAS DE COLA POR
ESPECTROFOTOMETRÍA UV-VIS
EQUIPO #3
INTEGRANTES.
KARINA HERRERA CANCHE
GERARDO MIS MIS
DAVID QUIJANO SANTIAGO
JUAN CARLOS CHUC EK
SALÓN 2
PROFESORES:
DANIEL ROSAS SANCHEZ
LIGIA ALCOCER CAN
FECHA DE ENTREGA.
24- ENERO- 2013
0
INDICE
ANTECEDENTES……………………………………………………………….…...2
OBJETIVOS……………………………………………………………………..…….4
METODOLOGÍA……………………………………………………………………….4
RESULTADOS……………………………………………………………………...….5
DISCUSIÓN DE RESULTADOS………………………………………………..….7
CONCLUSIONES……………………………………………………………………..8
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………………………………………………..9
1
ANTECEDENTES.
El fósforo es un componente esencial de los huesos y participa en muchas
reacciones bioquímicas de gran importancia. El fósforo que no se encuentra en los
huesos esta distribuido en todas las células y fluidos del cuerpo, formando parte
de ácidos nucleicos y teniendo funciones clave en los proceso de obtención de
energía de muchos organismos. El fósforo se encuentra en casi todos los
alimentos, principalmente en forma de fosfato. En las bebidas gaseosas de cola
este está presente en forma de ácido fosfórico en las cuales cumple una función
de acidulante, este ácido fosfórico es transformado en el estómago, siendo
absorbido por el organismo en forma de fosfato. 1,2
De acuerdo con los datos del instituto de bebidas para la salud y bienestar de la
empresa The Coca-Cola company®, el contenido de fósforo en sus bebidas es de
41 mg/240 mL, provenientes del ácido fosfórico. 3
La radiación ultravioleta (UV) y visible corresponden a una pequeña parte del
espectro electromagnético. La espectroscopia UV-visible ofrece una cantidad
limitada de información cualitativa. Los espectros de UV-visible generalmente
muestran
sólo
unas
pocas
bandas
amplias
de
absorbancia.Estos
son
proporcionados mediante un espectrofotómetro, quees el instrumento para la
medición de la transmitancia o absorbancia de una muestra en función de las
longitudes de onda de radiación electromagnética. Cuando una muestra absorbe
luz, la irradiancia del haz de luz disminuye, esta pasa por un monocromador el
cual selecciona una longitud de onda (luz monocromática). La fracción de la luz
incidente que pasa a través de la muestra es conocida como transmitancia. La
absorbancia, por tanto, puede definirse como el logaritmo inverso de la
transmitancia. La absorbancia es importante porque es directamente proporcional
a la concentración, c, de la especie que absorbe la luz en la muestra.
4,5
Las partes de las cuales esta compuesto un espectrofotómetro, de manera
general, son: una fuente de luz, un aparato de dispersión (prisma o rejilla), una
2
cubeta para la muestra y uno o más detectores. En la figura 1 se pueden ver un
esquema general de las partes de un espectrofotómetro UV-VIS. La fuente de luz
proporciona el haz que pasara a través del monocromador, en donde será
primeramente dispersado (por el aparato de dispersión) y posteriormente el más
adecuado será seleccionado para continuar hacia la muestra, la cual se encuentra
en una cubeta de sílice inerte, posteriormente la parte del haz de luz que no fue
absorbido por la muestra llegará hasta el detector, el cual transformará la señal
eléctrica a una señal 4
Figura 1. Esquema general de las partes de un espectrofotómetro UV-VIS.
En muchos análisis químicos se mide la respuesta del procedimiento analítico a
cantidades conocidas de analito para interpretar luego la respuesta a cantidades
desconocidas. Para llevar a cabo estas interpretaciones se elabora una curva de
calibración. Esta se prepara utilizando soluciones patrón, que son las disoluciones
que contienen concentraciones conocidas de analito, y un blanco, que es una
disolución que contiene todos los reactivos y disolventes usados en el análisis
pero sin el analito. Los blancos miden la respuesta del procedimiento analítico a
las impurezas o especies interferentes que existan en los reactivos. 5
En la curva de calibrado se grafican la concentración del analito (eje de las x)
contra la respuesta del equipo (eje de las y), obteniendo una “recta”, con la cual
podemos trabajar para obtener su ecuación, que corresponde de manera general
a la ecuación de la línea recta:
𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏
Ecuación 1.
3
Donde y es la absorbancia corregida (absorbancia observada – absorbancia del
blanco), m es el valor de la pendiente, x es la concentración de la muestra y b es
la intersección de la línea recta. 5
Las aplicaciones de la espectrofotometría de UV-VIS son muy amplias, una de
ellas es la determinación de la cantidad de compuestos específicos presentes en
alimentos (en este caso bebidas gaseosas).
OBJETIVOS.

Conocer las partes y el manejo de un espectrofotómetro de UV-VIS.

Realizar una curva de calibración para cuantificar, por UV-VIS, el contenido
de fósforo en una muestra de refresco de cola.
METODOLOGÍA
Se pesaron 0.0211g de KH2PO4, para la preparación de 100 mL de solución
Stock a 100 ppm a partir de P2O5, de esta solución se tomó 1 mL para preparar
25 mL de una solución de 4 ppm.
Para la preparación de la solución reductora fueron necesarias tres soluciones en
la primera se pesaron 0.157g de molibdato de amonio que fueron disueltos en
5mL de agua destilada, para la segunda solución se pesaron 0.2110g de ácido
ascórbico y se disolvieron en 10 mL de agua destilada, finalmente para la tercera
solución se midieron 2.2 mL de ácido sulfúrico concentrado diluidos en 15mL de
agua destilada, las tres soluciones se mezclaron y se llevó a aforo a 50mL.
Para realizar la curva de calibración en el equipo se extrajeron 5 alícuotas (1, 2,
3,4 y 5 mL) de la solución de Stock de 4 ppm, a cada alícuota se le añadieron 4
mL de solución reductora y llevando al aforo a 10mL.
Para el análisis de la muestra se midieron 10mLde de refresco de cola (Pepsicola) y se desgasificó durante poco más de 5 minutos, se tomó 1 mL del refresco
desgasificado y se aforó a 50mL, se tomó una alícuota de 1 mL de las solución
4
anterior y se le añadieron 4mL de solución reductora, se aforó a 10mL y se trabajó
por duplicado.
Se preparó una solución blanco a partir de 4ml de solución reductora y de agua
destilada, todas las soluciones antes preparadas incluido el blanco se incubaron
durante 30 minutos a un rango de temperatura de 45-55°C.
Se realizó un barrido de exploración, curva de calibración y análisis de la muestra
en un espectrofotómetro de UV-Vis THERMOGENESIS 105.
RESULTADOS.
Tabla 1.- Barrido de exploración
Concentración
Absorbancia
2.220 ppm
No se pudo anotar el
dato.
ʎ máx registrada en
nm
830
Tabla 2.- Estándares para curva de calibración
Solución de 10 mL
alícuotas mL
1
2
3
4
5
Concentración de
P2O5
(ppm)
0.444
0.888
1.332
1.776
2.220
Absorbancia
l= 822
0.079
0.159
0.256
0.332
0.416
A continuación se presenta la gráfica de los resultados, en la cual los valores
situados en la abscisa corresponden a los valores de la concentración de cada
estándar en partes por millón (ppm), y los valores de la ordenada corresponden a
la absorbancia obtenida de acuerdo a la concentración del estándar.
5
Absorbanacia
Absorbancia a 830nm
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
y = 0.1908x - 0.0057
R² = 0.9988
A830nm
Linear (A830nm)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
C(ppm)
Al igual se realizó el análisis de las muestras de Coca- Cola para conocer sus
concentraciones, el resultado se muestra en la tabla 3.
Tabla 3. Concentración de la muestra de Pepsi por duplicado.
Muestra
Absorbancia
1
2
0.496
0.0.203
Concentración
(ppm)
2.63
1.09
Las concentraciones se hallaron aplicando la ley de Lambert-Beer, utilizando la
recta de la curva de calibración dados por el equipo: y=0.1908x - 0.0057 donde
x=concentración.
Para M1 x= (0.496 +0.0057)/0.1908 = 2.63
Para M2 x = (0.203 +0.0057)/0.1908 =1.09
Con los valores obtenidos para x en ambas muestra se saca un promedio de
ambos, y con este se trabaja para calcular la concentración real de fósforo en la
muestra de refresco.
6
Para M1:
62𝑔 𝑑𝑒 𝑃
ppm de P= 2.630 ppm de P2O5 x 50 x 10 x (142𝑔 𝑑𝑒 𝑃2𝑂5 ) = 574.154 ppm de fósforo
en la muestra original
Para M2:
62𝑔 𝑑𝑒 𝑃
ppm de P= 1.09 ppm de P2O5 x 50 x 10 x (142𝑔 𝑑𝑒 𝑃2𝑂5 ) = 237.958 ppm de fósforo
en la muestra original
*Promedio de M1 Y M2= (574.154 + 237.958)/2 = 406.056 ppm
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Algunos compuestos cuando se encuentran aislados son transparentes a una
región espectral,
pero pueden convertirse en cromóforos con absortividades
grandes, si se sitúan en presencia con una especie con la que interaccionan por
un
mecanismo
(metal).Numerosas
del
tipo
donador
de
electrones
(ligando)-aceptor
sales inorgánicas poseen orbitales d, estos generan
transiciones en la luz visible, por lo que sus soluciones presentan coloraciones.El
fósforo presente en la muestra se logra cuantificar utilizando una solución
reductora que de un complejo formará un compuesto azul soluble, del cual es
posible medir su absorbancia, dado de que este complejo absorbe en el rango del
UV-VIS es posible analizarlo mediante espectrofotometría de UV-VIS.2,3,6
El blanco se utiliza para eliminar aquella señal que puede ser producida por
factores ajenos, este valor debe ser descontado al valor de la medición de la
muestra que contiene al analito.5
La espectroscopía de UV-Vis es muy selectiva, es decir tiene gran capacidad de
distinguir entre una forma molecular y otra, por lo que lo hace una herramienta
muy útil en el análisis de sustancias a concentraciones pequeñas diluidas. 4
Las concentraciones de fósforo encontradas en el refresco son de 87.4112 ppm o
20.97 mg por cada 240 mL, por lo que se encuentra en un rango normal, ya que
7
la cantidad de fósforo establecida por The Coca-Cola company®son de 41 mg por
cada 8 onzas (240 mL).3
CONCLUSIONES
La espectrofotometría UV- vis es una técnica que nos permite determinar el
contenido de fósforo en refrescos de cola, mediante el espectrofotómetro UV-vis,
se midió la intensidad de la luz que atraviesa a la muestra a una longitud de onda
específica.
Se aprendió las partes del espectrofotómetro y su manejo solo que hubo
complicaciones en el manejo ya que se tenía que poner en aut 6 en posicionador
de muestras para que el equipo midiera la absorbancia de las muestras.
Se comparó la absorbancia de las diferentes concentraciones de P 2O5 y se pudo
observar el cumplimiento de la Ley de Lambert-Beer ya que la absorbancia está
relacionada con las propiedades del analito, su concentración y con la longitud de
la trayectoria del haz al atravesar la muestra, se comprobó que la absorbancia es
directamente proporcional con la concentración.
Se realizó una curva de calibración para obtener la concentración del contenido
del fosforo en muestra de Pepsi, y se obtuvo un contenido de fósforo de 574.154
ppm de fósforo en la muestra 1 y 237.958 ppm de fósforo en la muestra 2,
obteniendo un promedio de 406.056 ppm y observándose una alta concentración
de fósforo que podría provocar problemas en nuestro organismo como la
absorción de calcio en los huesos.
REFERENCIAS.
1.- R. Dart, M. Caravoti, M. McGuigan; Medical Toxicology; 3th Edition; Lippincott
William & Wilkins, USA, 2003. Pp 1451-1454
8
2.- B. Fox, A. Cameron; Ciencias de los alimentos, nutrición y salud; Editorial
Limusa; México 2009. Pp 255-258
3.-http://www.beverage.institute.org/esMX/pages/articlerelationship/between/bone-health-and-beverage.html
4.-A. Primer; Fundamentals of modern UV-Visible spectroscopy; Hewlett Packard;
Canadá 1996. Pp 11-18, 38-44
5.-D. Harris; Análisis químico cuantitativo; 3ª Edición; Editorial Reverté; Barcelona
2007. Pp 85-87
6.- Cavazos, N.; Zárate, L.; Torres, E. Determinación de fósforo y cafeína en
bebidas de cola. Educación Química, 2001, 12, 2, pp. 116-120.
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