PRÁCTICA 5 Trabajo experimental: recogida y análisis de espectros UV-Vis 5.1 Objetivos 5.1. 55 Objetivos Comprobar experimentalmente la ley de Lambert-Beer para disoluciones diluidas de Na2 Cr2 O7 · 2H2 O, y Familiarizarse con la construcción de gráficos de calibrado y su uso posterior para averiguar la concentración de muestras problema. 5.2. Procedimiento de trabajo 1. Cuando un haz de luz monocromática de intensidad I0 pasa por un medio que absorbe esa longitud de onda, la intensidad se reduce gradualmente a medida que el haz atraviesa el medio: ley de Lambert, log II0 ∝ l, con l el espesor del medio. 2. Si el medio es una disolución que contiene una sustancia absorbente, se aplica entonces la ley de Beer, que establece que la extinción es proporcional a la concentración c del soluto absorbente. 3. La combinación de estas dos leyes da lugar a log II0 = cl, siendo la constante de proporcionalidad o coeficiente de absorción molar de la sustancia. Mediante una representación gráfica se demuestra que varı́a con la longitud de onda de la luz, siendo este gráfico la curva o espectro de absorción. Se procederá, en primer lugar, a construir dicho espectro para el Na2 Cr2 O7 · 2H2 O de concentración1 3 · 10−4 M. 4. En los instrumentos de un solo haz, la relación I0 I se determina midiendo sucesivamente para cada longitud de onda la intensidad de la muestra y en blanco, esto es, la de una cubeta que contenga el disolvente puro (agua destilada). Es decir, antes de medir la absorbancia de la muestra, para cada longitud de onda, debe ajustarse convenientemente la absorbancia (transmitancia) en blanco: 0 (100 %). 5. A continuación, se elige una longitud de onda próxima al máximo de absorbancia. Se toman disoluciones de Na2 Cr2 O7 · 2H2 O de concentración 1 · 10−4 , 5 · 10−5 , 2 · 10−5 y 1 · 10−5 M, y se mide su absorbancia (o transmitancia) para comprobar, gráficamente, el cumplimiento de la ley de Beer-Lambert. Ajustar por mı́nimos cuadrados incluyendo también el origen, es decir, aquella absorbancia (cero) que corresponde a una concentración nula. 1 Todas las disoluciones se encuentran preparadas. 56 Trabajo experimental: recogida y análisis de espectros UV-Vis 6. Se mide la absorbancia de una muestra problema proporcionada y, a partir del ajuste de los datos experimentales anteriores, se estima su concentración. Téngase en cuenta que igual es necesario diluir la muestra problema hasta lograr que la concentración de ésta se encuentre en el rango de validez del gráfico de calibrado. 5.3. Resultados y análisis Anotar a continuación, en las tablas y espacios adjuntos, el resultado de todo el trabajo anterior. Discutir detalladamente, cuando asi se indique, el razonamiento seguido para ello. 5.3 Resultados y análisis 5.3.1. 57 Registro del espectro de absorción Medir la absorbancia (transmitancia) de la disolución Na2 Cr2 O7 · 2H2 O (3 · 10−4 M) desde 340 a 600 nm en intervalos de 10 nm. Cuadro 5.1: Variación de la absorbancia con la longitud de onda λ (nm) Transmitancia 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 Absorbancia Representar gráficamente el espectro de absorción en la siguiente página (nótese el formato apaisado de la retı́cula milimetrada). Indicar convenientemente las magnitudes y unidades en cada eje. Seleccionar la longitud de onda a la que la absorción es máxima: 58 Trabajo experimental: recogida y análisis de espectros UV-Vis 5.3 Resultados y análisis 5.3.2. Comprobación de la ley de Beer-Lambert Medir la absorbancia (transmitancia) de las disoluciones de Na2 Cr2 O7 · 2H2 O diluidas. Concentración (M) Transmitancia Absorbancia 1 · 10−4 5 · 10−5 2 · 10−5 1 · 10−5 Comprobar gráficamente el cumplimiento de la ley de Beer-Lambert. Justificar el resultado obtenido, ası́ como las causas de las desviaciones (si las hubiera). 59 60 Trabajo experimental: recogida y análisis de espectros UV-Vis 5.3.3. Análisis cuantitativo de muestras Medir la absorbancia (transmitancia) de la disolución Na2 Cr2 O7 · 2H2 O de concentración desconocida. Dilución Transmitancia Absorbancia Muestra problema Obtener o adjuntar2 la expresión (ecuación) para la recta de calibrado. Utilizarlas para hallar la concentración desconocida: 2 Si se usa una hoja de cálculo, no olvidar detallar el valor de r2 .
