Química Orgánica II Práctica de Laboratorio N° 5 ESPECTROSCOPÍA VISIBLE Espectro de absorción de sustancias, curva de calibración, determinación de la concentración de una sustancia en solución. 1) Antes de venir a la práctica de laboratorio debe leer cuidadosamente la presente guía, revisar los principios teóricos que se mencionan y responder el cuestionario de preguntas previas al laboratorio. OBJETIVOS • Identificar las partes del equipo Genesys 10S UV / Vis. • Aprender el manejo del programa VisionLite para generar reporte para un informe. • Determinar la longitud de onda para la máxima absorción de los colorantes presentes en muestras de extractos naturales. • Preparación de la curva de calibración de absorbancia para cuantificar una muestra problema. PRINCIPIOS TEÓRICOS La espectroscopia UV/Vis es una de las técnicas frecuentemente empleadas en el análisis químico. Para que una sustancia sea activa en el visible debe ser coloreada, el color de la sustancia se debe a que absorbe ciertas longitudes de onda del espectro visible y transmite otras más. El rango visible se considera de los 380 a los 750 nm. Por ejemplo, una solución es amarilla debido a que dentro de la región visible absorbe radiación en el rango de 435 a 480 nm. En este rango de longitud de onda se encuentra el color azul del visible, por lo que este compuesto absorbe el color azul y transmite los colores complementarios que dan origen al color amarillo de la solución mencionada. La base de la espectroscopia UV/Vis consiste en medir longitud de onda específica comparándola con otras estándar) que contengan la misma especie absorbente. establece que, para una misma especie absorbente en directamente proporcional a la concentración. la radiación absorbida (intensidad del color) a una soluciones de concentración conocida (soluciones Para tener esta relación se emplea la Ley de Beer, una celda de espesor constante, la absorbancia es La coloración de la solución se debe a la especie absorbente. La coloración puede ser la base de la cuantificación de una especie, como, por ejemplo: la clorofila en ciertas plantas, los complejos metálicos que se encuentran presentes en solución acuosa, como son los iones de Cobre (II), Manganeso (VII), Cobalto (III), etc. Química Orgánica II Tabla 1. Diferentes regiones del espectro UV / Vis y sus rangos. El espectro Ultravioleta Visible de las moléculas está asociado a transiciones electrónicas entre los diferentes niveles energéticos en ciertos grupos o átomos de la molécula. La relación entre la transmitancia (T) y la absorbancia (A) sería: A = log 1/T Manejo del Espectrofotómetro UV/Vis Un espectrofotómetro es un instrumento que maneja un haz de Radiación Electromagnética, por lo general denominado haz de luz. Lo separa en bandas de longitudes de onda específicas, con el fin de identificar, calificar y cuantificar su energía. Permite comparar la radiación absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad desconocida de soluto y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia. . ESQUEMA DEL ESPECTOFOTÓMETRO UV/VIS Absorbancia = log (P0/P) Donde: P0 : P: Luz emitida por el monocromador Luz que pasa a través de la muestra Química Orgánica II En esta práctica se utilizará el equipo Thermo Scientific modelo GENESYS 10S UV-VIS y el programa VisionLite contiene un paquete de funciones para la operación, realizar el barrido y calibración del espectrofotómetro a utilizar en la práctica. El programa cuenta con 4 aplicaciones: ▪ Scan: Recorre y graba el espectro. ▪ Rate: Graba la curva de reacción. ▪ Fixed: Graba la absorción de la muestra en puntos a una determinada longitud de onda. ▪ Quant: Hace la cuantificación según la Ley de Lambert-Beer. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En esta práctica utilizaremos como muestra el colorante azul de metileno. Se realizarán las siguientes actividades: • El espectro de absorción en la región visible (400 a 700 nm) de la muestra. • A partir del espectro de absorción se seleccionará la longitud de onda para la máxima absorbancia. • Elaborar la curva de calibración y determinar la concentración de una muestra. Para lo cual se procederá siguiendo las instrucciones: 1. Ajustar el equipo según las indicaciones. 2. Llenar la cubeta con el blanco (agua destilada) y realizar el barrido del blanco. 3. Llenar la cubeta con la muestra y realizar el barrido para determinar la longitud de onda para la máxima absorbancia de la muestra. 4. Para la determinación de una concentración desconocida de un colorante en una muestra problema, se procederá como sigue: ▪ Azul de Metileno, a partir de la solución patrón preparar las siguientes disoluciones 0.5 ppm, 1 ppm y 1.5 ppm. 5. Medir la absorbancia de una solución problema y determinar la concentración mediante la curva de calibración. CÁLCULOS Y GRÁFICOS 1. Graficar los valores de absorbancia versus longitud de onda para el azul de metileno. 2. Determine la longitud de onda donde presenta la máxima absorbancia 3. Graficar la curva de calibración: absorbancia en función de la concentración. ¿Para qué sirve? 4. Determinar la concentración de la muestra problema a partir de la curva de calibración. CUESTIONARIO 1. Realizar los siguientes cálculos: - Se tiene una solución acuosa 0.2 M de KMn04. ¿Qué volumen de esta solución deberá tomarse para preparar 1 litro de una solución acuosa 6 ppm de KMnO4? - En un laboratorio se tiene una solución de eugenol (C10H12O2) 0.5 M, disuelto en etanol (C2H6O). A partir de esta solución se desea preparar 100 mL de solución de eugenol con una concentración de 0.05 M. ¿Qué volumen de la solución concentrada se deberá tomar y qué volumen de etanol se deberá usar? 2. ¿Qué componente químico le dan el color a la muestra que utilizaremos en la práctica de laboratorio? 3. Dibuje la estructura del azul metileno. ¿Por qué es coloreada? 4. Convertir 2 ppm en gramos/litro 5. Dibuje las estructuras químicas de las siguientes sustancias orgánicas coloreada e indique la longitud onda de máxima absorbancia. Clorofila, ẞ-caroteno y licopeno. ¿Por qué son sustancias coloreadas?