DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
QUÍMICA
MANUAL DE PRÁCTICAS DEL
LABORATORIO DE ANÁLISIS
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PRÁCTICA # 1
CONSTRUCCIÓN Y APLICACIÓN DE UNA CURVA DE CALIBRACIÓN PARA EL ANÁLISIS
DE MUESTRAS PROBLEMA
► Introducción
En el análisis químico cuantitativo, un procedimiento recurrente es la elaboración de la
curva de calibración, o curva patrón. Esta curva es la representación gráfica de una señal
que se mide en función de la concentración de un analito. La calibración incluye la selección
de un modelo para estimar los parámetros que permitan determinar la linealidad de esa
curva y, en consecuencia, la capacidad de un método analítico para obtener resultados que
sean directamente proporcionales a la concentración de un compuesto en una muestra,
dentro de un determinado intervalo de trabajo.
En este procedimiento se compara una propiedad del analito con la de estándares de
concentración conocida del mismo analito (o de algún otro con propiedades muy similares
a este). Para realizar la curva de calibración frecuentemente se requiere el
espectrofotómetro.
Para la calibración analítica se construye un modelo lineal ajustado a partir de una serie
de n puntos experimentales, donde cada punto se encuentra definido por la concentración
como variable x y una variable y como la absorbancia. La recta de calibrado se encuentra
definida por una ordenada al origen (b) y una pendiente (m), mediante la ecuación y = mx +
b.
A partir de la curva de calibración (conjunto de concentraciones que describen el intervalo
en el cual se deberá cuantificar el compuesto por analizar), y a fin de asegurar que la recta
encontrada con los puntos experimentales se ajuste correctamente al modelo matemático
de la ecuación, se calculan los valores de la ordenada al origen, la pendiente y el coeficiente
de determinación (R2). Generalmente se utiliza el método de mínimos cuadrados.
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En la práctica, para construir la curva de calibración se utilizan disoluciones que contienen
concentraciones conocidas de analito, llamadas disoluciones patrón o estándar. Los
estándares o disoluciones patrón para construir la recta de calibrado deben ser preparadas
en forma independiente a partir de una o varias soluciones madre; o se utilizan estándares
trazados en laboratorios de metrología.
Se requieren por los menos cinco datos (lecturas) para que la curva sea confiable, que la
variabilidad sea mínima y el intervalo lineal sea suficiente; sin embargo, entre más datos se
obtengan la confiabilidad será mayor.
Cabe mencionar que en la práctica es muy importante efectuar la lectura del “blanco”. Se
llaman disoluciones blanco o simplemente blancos a las disoluciones que contienen 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. [1]
► Objetivos:
-
Reforzar de forma práctica el tema de construcción de curva de calibración y
aplicación en el análisis de muestras problema.
Identificar la operación de un equipo de análisis instrumental (Espectrofotómetro
UV-VIS).
Operar funciones básicas del espectrofotómetro UV-VIS.
Obtener y analizar una curva de calibración.
Generar resultados y conclusiones de análisis con base en evidencia estadística.
► Hipótesis propuesta por el alumno:
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► Fundamentos Teóricos
Un procedimiento analítico utilizado en análisis cuantitativo es la calibración, que conlleva la
construcción de una curva de calibración, la cual es una representación gráfica de una propiedad
cuantitativa en función de otra, generalmente la concentración del analito. La calibración tiene como
objetivo elegir unos parámetros que permitan obtener una linealidad en la curva, respecto a las dos
propiedades en estudio del analito, con el fin de obtener resultados que sean directamente
proporcionales a la concentración de dicho compuesto en una muestra, generalmente en un
intervalo de tiempo determinado [2].
El fundamento del espectrofotómetro se debe a la capacidad de las moléculas, para absorber las
radiaciones, entre ellas las radiaciones dentro del espacio UV-visible. Las longitudes de onda de las
radiaciones que una molécula puede absorber y la eficiencia con la que se absorben dependen de
características fisicoquímicas de la sustancia y condiciones del medio (ph, temperatura, fuerza
iónica, etc.) [2].
El espectrofotómetro indica la cantidad de luz absorbida por una muestra a determinada
concentración, así pues, la cantidad de luz absorbida depende de la distancia que atraviesa la luz a
través de la solución y de la concentración de la misma [3].
El principio matemático para el espectrofotómetro se basa en la Ley de Beer; donde se considera un
bloque de materia absorbente (sólido, líquido o gas). Un haz de radiación monocromático paralelo
de potencia Po choca con el bloque de forma perpendicular a la superficie; después de pasar a través
de una longitud b de material, que contiene n átomos, iones o moléculas absorbentes, su potencia
disminuye hasta un valor P como resultado de la absorción [3].
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► Materiales y Reactivos
Material proporcionado por el Laboratorio: Material proporcionado por el alumno:
Celdas o cubetas de plástico
Piseta
Sustancias
proporcionadas
Laboratorio:
Zapato cerrado
Bata de Laboratorio
Gafas de seguridad
por
el Equipo
proporcionado
Laboratorio:
por
el
Agua destilada
1 espectrofotómetro UV-Vis
Estándares de cristal violeta:
*Llenar la información de la bitácora del
-5
-5
1.27x10 M, 1.90x10 M,
instrumento (Tabla 1)
-5
-5
-5
2.54x10 M,3.81x10 M y 5.08x10 M.
3 soluciones de muestras problema con
concentración desconocida de cristal
violeta.
Tabla 1. Bitácora del instrumento
Nombre del instrumento
Modelo
Parámetros o
condiciones del instrumento
Intervalo de Longitud
de onda
Lámpara (s)
Material de la Celda
Paso de luz de la celda
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► Diagrama de Flujo
► Desarrollo Experimental
1. PREPARACIÓN DE SOLUCIÓN PATRÓN (ESTANDAR PRIMARIO)
Realiza los cálculos necesarios para complementar la descripción de la preparación de la
solución patrón de cristal violeta.
En un matraz volumétrico de _______ mL se adicionaron _______ mg del reactivo cristal
violeta, considerando que tiene una pureza __________ y posteriormente se aforó
empleando como solvente _____________.
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Sección de cálculos:
2. PREPARACIÓN DE ESTANDARES (ESTANDAR SECUNDARIO)
A partir de una solución patrón de cristal violeta con una concentración de: __________,
completa la siguiente Tabla 2 respecto a la preparación de las soluciones estándar. Adiciona
los cálculos.
Estándar
Tabla 2. Preparación de estándares
Concentración
Alícuota de solución
(M)
patrón (mL)
Volumen de
preparación
(mL)
1
2
3
4
5
Sección de cálculos
3. Coloca un volumen de cada estándar a una celda (llenar a ¾ aproximadamente de su
capacidad).
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4. Coloca solo solvente a una celda (llenar a ¾ aproximadamente de su capacidad), para
generar un blanco.
5. Coloca todas las celdas anteriores en el carrusel del equipo, dejando el blanco en la
posición 0 y continuando en orden creciente.
6. Identifica el modo de operación del equipo para obtención de curvas de calibración:
______________.
7. Selecciona el modo anterior para llevar a cabo la generación de curva de calibración a
una longitud de onda de 590 nm, así como los parámetros indicados:
_______________________________.
8. Ajusta a cero el equipo con la lectura del blanco.
9. Obtén las absorbancias de cada estándar para la construcción de la curva de calibración.
10. Vacía tu información en la plantilla de Excel adjunta y evalúa estadísticamente la curva
de calibración.
11. Lee las muestras problema y reporta la concentración de cada una de ellas.
► Resultados:
a)
Concentra la información obtenida empleando el espectrofotómetro UV-VIS en la
Tabla 3.
No.
Concentración
(M)
Lectura 1
Lectura 2
Lectura 3
Lectura
Promedio
Blanco
Tabla 3. Curva de calibración
ESTÁNDARES
MUESTRAS PROBLEMA
1
2
3
4
5
M1
M2
M3
¿?
¿?
¿?
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b)
Genera el gráfico de la curva de la curva de calibración empleando Excel.
c)
Obtén la ecuación de la curva de calibración.
d)
Determina si cumple con el parámetro de linealidad.
e)
Obtén las concentraciones de las muestras problema. Adiciona los cálculos.
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► Conclusiones
Establece tus conclusiones aceptando o rechazando la hipótesis con base a tus resultados.
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
► Actividad de reforzamiento (Sugerencias y/o propuestas)
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
► Fuentes de Consulta
[1] REDIECH. (Octubre 2017) Reconstitución de prácticas sociales de modelación: lo lineal a
partir de análisis químicos. El caso de la curva de calibración. Recuperado el 12 de Enero
del
2024.
https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S244885502017000200029
[2] García, R. D. (2018). Instrumentos que revolucionaron la química: la historia del
espectrofotómetro.
[3] Fajardo, J. J., Caicedo, R., & Pinilla, J. P. (2018). Curva de calibración.
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► Anexos
A-Incluye las hojas de seguridad
B-Evidencia fotográfica de la realización de la práctica.
C- Adiciona el archivo Excel en formato PDF.
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