Problemas de Análisis Químico Instrumental

ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
“AÑO DE LA UNIVERSALIZACION DE LA SALUD”
UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA DE ICA”
FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS Y METALURGIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGIA
DOCENTE:
ING. ALARCON ESPINOZA ALCAJER MIGUEL
ALUMNA:
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
ASIGNATURA:
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
CICLO:
III
SECCION:
B
NASCA – PERÚ 2020
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
1
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
5.6.1
Calcular las absorbancias o densidades ópticas correspondientes a los siguientes valores
del % de transmitancia
% 100.
T
0
A
0
95.0
88.0
71.0 65.0 50.0
27.0
17.0
0.02
2
0.05
6
0.14 0.18 0.30
9
7
1
0.56
9
0.77
0
10.
0
1
8.6
1.0
0.5
1.06
6
2
2.30
1
A=−logT
5.6.2
A una solución coloreada de un compuesto desconocido, para su identificación utilizando
la técnica fotométrica en la región del visible, se le realizó un barrido espectral entre 400
y 700 nm utilizando un espectrofotómetro con una celda de paso óptico de 1.00 cm
obteniéndose la siguiente tabla de datos:
A=−logT
Tabla No. 5. 1 % T y l (longitud de onda) para trazar la curva espectral de
un compuesto desconocido para su identificación.
1.1Calcular el valor de la absorbancia a cada longitud de onda.
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
2
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
1.2Graficar en papel milimetrado %T Vs l.
%T vs L
800
700
600
520
510
500
480
500
580
560
540
460
440
420
700
680
660
640
620
600
400
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
120
1.3Graficar en papel milimetrado A Vs l.
A vs L
800
700
680
700 660
640
620
600
580
600
560
500
400
540
460
440
420
500
480
520 510
400
300
200
100
0
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
1.4 Confirmar mediante las gráficas la l del máximo (s) de absorción.
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3
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
L de máximo de absorbancia de 0.870 es 510nm.
1.5 Comparar el máximo (s) de absorción del espectro con espectros
conocidos, escribir una lista de posibles compuestos y
determinar la identidad del compuesto.
En base a su máximo de absorbancia de 0.870 es 510nm, marcaría un
color de luz que se absorbe VERDE y un color de luz que se refleja o
ve ROJO en base a su longitud de onda los metacrilatos son las más
adecuadas (C5O2H8).
5.6.3
Una disolución 2.500 x 10- 4 M se introduce en una celda de muestra cuya longitud de
paso de luz es de 2.00 cm. ¿Cuándo se mide a una longitud de onda de 425 nm, la
absorbancia de la disolución es de 0.338 cuál es la absortividad molar (ε) del analito en esta
longitud de onda (l)? Y cuál es la absortividad específica (a) del compuesto si su peso
molecular es 86 gr/mol.
A=ε . b .C
ε=
A
0.338
=
b .C 2.00 cm x 2.500 x 10−4 M
ε =676 M −1 cm−1
ε
ε e=
=
PM
676
lts
x cm−1
mol
gr
86
mol
ε e =7,86 cm−1 . gr−1 . lts
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4
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
5.6.4
La absortividad molar de un soluto particular es de 2.1 x 104 L mol-1 Cm-1.
Calcular la transmitancia a través de una cubeta con un trayecto de luz de 5.00 cm para
una solución de 2.00 x 10-5 M
A=ε . b .C
A=2.1 x 104 L. mol−1 . cm−1 x 5.00 cm x 2.00 x 10−5
mol
L
A=2.100
T =10−A
T =10−2.100
%T =0.79 %
5.6.5
Una disolución de Ni (níquel) 5.00 x 10- 4 M se coloca en una cubeta con una
longitud de paso óptico de 1.000 cm. La absorbancia a 592 nm es 0.446. ¿Cuánto
vale ε a 592 nm? Sí una disolución de Ni de concentración desconocida tiene una
absorbancia de 0.125 a la misma l ¿cuál es su concentración?
A=ε . b .C
ε=
A
0.446
=
b .C 1.000 cm x 5.00 x 10−4 M
ε =892 M −1 cm−1
Concentración
C=
A
0.125
=
−1
ε . b 892 M cm−1 x 1.000 cm
C=1.40 x 10−4 M
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5
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
5.6.6
Una solución, 10-3 M de cierta sustancia a 350 nm y en una celda de 1 cm absorbe el
70% de la radiación. a) Cuál será la absorbancia cuando la concentración sea 0.6 x 10-3
M. b) Otra solución de dicha sustancia da 0.2 de absorbancia, cuál será su
concentración. c) Cuál será el % de transmitancia de la solución de la parte (b) en una
celda de espesor tres veces mayor.
A 1 ε .b . C 1
=
A 2 ε .b . C 2
−log (0.7)
10−3 M
=
−3
A2
0.6 x 10 M
A2=0.093
A 1 ε .b . C 1
=
A 2 ε .b . C 2
−log(0.7) 10−3 M
=
0.2
C2
C 2=1.29 x 10−3 M
ε=
−log ⁡(0.7)
A
=
b .C 1.00 cm x 10−3 M
ε =155 M −1 cm−1
A=ε . b .C
A=155 M −1 cm−1 x 3.00 cm x 1.29 x 10−3 M
A=0.600
T =10−A
T =10−0.600
%T =25 %
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6
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
5.6.7
Una solución que contiene 1 g por 100 mL, de cierto colorante transmite 80% de la luz
azul a 435.6 nm en una celda de vidrio de 1 cm de espesor. a) Qué porcentaje de luz
será transmitido por una solución que contiene 2 g por 100 mL en una celda de 1 cm de
espesor? b) Qué concentración se requiere para transmitir el 50% de la luz? c) Qué
porcentaje de luz será transmitida por una solución del colorante que contiene 1 g por
100 mL en una celda de 5 cm de espesor. d) Qué espesor se requiere en la celda para
que absorba el 90% de luz con una solución de concentración de 1 g por 100 mL?
A 1 ε .b . C 1
=
A 2 ε .b . C 2
1 gr
−log(0.8) 100 mL
=
A2
2 gr
100 mL
A2=0.194
T =10−A
T =10−0.194
%T =64 %
A 2 ε .b . C 2
=
A 3 ε .b . C 3
2 gr
0.194
100 mL
=
C3
−log ⁡(0.5)
C 3=
ε=
3 gr
100 mL
A3
b .C 3
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
7
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
ε=
−log ⁡( 0.5)
3 gr
1cm x
100 mL
ε =10 gr −1 . cm−1 . mL
A=ε . b .C
A=10 gr −1 . cm−1 . mL x 5 cm x
1 gr
100 mL
A=0.500
T =10−A
T =10−0.500
%T =32 %
b=
b=
A
ε .C
−log (0.9)
10 gr −1 . cm−1 . mL x
1 gr
100 mL
b=0.458 cm
5.6.8
Una cierta solución, de un colorante azul da una absorbancia de 0.25 con una luz roja en
una celda de 1 cm de espesor. a) Cuánta absorbancia dará con una celda de 2 cm de
espesor? ¿b) Cuánto transmitirá en una celda de 10 cm de espesor? c) Qué espesor de
celda en cm se requiere para absorber solamente el 10% de la luz?
A 1 ε .b . C 1
=
A 2 ε .b . C 2
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
8
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
0.25 1 cm
=
A 2 2cm
A2=0.500
A 2 ε .b . C 2
=
A 3 ε .b . C 3
0.500 2cm
=
A2
10 cm
A2=2.500
T =10−A
T =10−2.500
%T =0.32 %
A 3 ε . b . C3
=
A 4 ε . b .C 4
2.500
10 cm
=
b
−log ⁡(0.1)
b=4 cm
5.6.9
Una solución de un compuesto (0.001 M) se colocó en la cubeta de un espectrofotómetro
de 1.5 cm de espesor y su transmisión en tanto por ciento fue de 18.4 a 470 nm.
Determinar el coeficiente de extinción molar (ε). Calcular el coeficiente específico de
extinción (a) si el peso molecular del compuesto es 215 g/mol.
A=ε . b .C
ε=
−log ⁡( 0.184)
A
=
b .C 1.5 cm x 0.001 M
ε =490 M −1 cm−1
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
9
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
ε e=
ε
=
PM
lts
x cm−1
mol
gr
215
mol
490
ε e =2.28 cm−1 . gr−1 . lts
5.6.10
Se sabe que la absorbancia de la solución de un material inorgánico coloreado, a
una l particular, es de 0.90, utilizando una celda de 1.00 cm y una concentración de
0.0020 M. Para obtener una medición más exacta es conveniente una absorbancia de
0.39. ¿De Qué concentración debe ser la solución?
A=ε . b .C
ε=
A
0.90
=
b .C 1.00 cm x 0.0020 M
ε =450 M −1 cm−1
A=ε . b .C
C=
A
0.39
=
−1
ε . b 450 M cm −1 x 1.00 cm
C=8.67 x 10−4 M
5.6.11
Se sabe que una solución de permanganato de potasio en una celda de 1 cm tiene una
transmitancia de 60% a una longitud de onda dada. ¿Si la concentración se duplica, a)
Cuál será el porcentaje de transmitancia? b) La absorbancia? c) Qué concentración de
KMnO4 debe utilizarse para dar una transmitancia de 60% en una celda de 10 cm de
longitud?
A 1 ε .b . C 1
=
A 2 ε .b . C 2
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1
0
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
−log ⁡(0.6) C
=
−log T 2
3C
−logT 2=0.666
T =10−A
T =10−0.666
%T =21.58 %
A=−log T
A=−log ⁡( 0.2158)
A=0.666
A 2 ε .b . C 2
=
A 3 ε .b . C 2
ε x 1 cm x C 2
0.666
=
−log(0.6) ε x 10 cm x C 3
C 3=
−log ( 0.6 ) x 1 cm x C2
0.666 x 10 cm
C 3=0.0333 C2
5.6.12
El poder de absorción molar (constante molar de absortividad ε) de ácido benzoico en
metanol, es aproximadamente 1950 a 275 nm. Cuál es la concentración máxima de ácido
benzoico en g/mL que puede utilizarse en una celda de 1 cm si la absorbancia no debe
exceder de 0.8?
A=ε . b .C
C=
A
0.8
=
−1
ε . b 1950 M cm−1 x 1 cm
C=4.10 x 10−4 M
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
1
1
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
C=4.10 x 10−4
C=5 x 10−5
mol 122 gr
1lts
x
x
lts 1 mol 1000 mL
gr
mL
5.6.13
Una muestra especial de una solución coloreada, que se sabe que obedece a la ley de
Beer, muestra un 80% de transmitancia cuando se mide en una celda de 1 cm de
longitud
a) Calcule el porcentaje de transmitancia para una solución de concentración dos
veces mayor en la misma celda.
A 1 ε .b . C 1
=
A 2 ε .b . C 2
−log ⁡(0.8) C
=
A2
2C
A2=0.194
T =10−A
T =10−0.194
%T =64 %
b) Cuál será la longitud de la celda para dar la misma transmitancia (80%) para una
solución de concentración dos veces mayor que la concentración original?
A 1 ε .b . C 1
=
A 3 ε .b . C 3
−log ⁡(0.8) 1 cm x C
=
−log ⁡(0.8) b x 2C
b=0.5 cm
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
1
2
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
c) Calcule el porcentaje de transmitancia de la solución original contenida en una
celda de 0.5 cm de longitud.
A1 ε . b . C 1
=
A 4 ε . b .C 4
A1
0.5 cm x C
=
−log ⁡(0.8) 1 cm x C
A1=0.048
T =10−A
T =10−0.048
%T =89 %
d) Si la concentración original era 0.0005 p/v por ciento (peso a volumen), ¿cuál es
el valor de la absortividad a?
A=ε . b .C
ε=
A
=
b .C
−log ⁡(0.8)
1.00 cm x 0.0005
gr
mL
ε =194 mL cm−1 gr−1
5.6.14
Si el error de medición del porcentaje transmitido es constante por centímetro transmitido,
entonces se puede demostrar que la concentración se puede medir más precisamente si la
concentración es tal que el tanto por ciento transmitido es de 36.8 %.
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
1
3
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Calcule la concentración de una solución de fumarato sódico requerida para dar
36.8% de transmitancia, si se utiliza una celda de 2 cm. La absortividad molar para el
fumarato sódico en agua a 25C 1,43 x 102 cm-1 mol-1 L a 250 nm.
A=ε . b .C
C=
−log ⁡( 0.368)
A
=
ε . b 1.43 x 102 cm−1 mol−1 L x 2 cm
C=1.52 x 10−3 M
5.6.15
Para probar la validez de la ley de Beer en la determinación de vitamina A, se prepararon
soluciones de concentración conocida y se trataron por un procedimiento estándar con
tricloruro de antimonio en cloroformo para producir color azul. El porcentaje de
transmitancia de la luz incidente que ha pasado por un filtro para cada concentración (C
g/mL) en una celda dada es el siguiente:
Tabla N° 5.2
C
𝞵g/mL
%T
1.0
66.8
2.0
44.7
3.0
29.2
4.0
19.9
5.0
13.3
Grafique A Vs C y diga si se cumple o no la ley de Beer. Una solución, cuando se
trata en la forma similar con tricloruro de antimonio, transmite el 35% de la luz
incidente en la misma celda. ¿Cuál es la concentración de vitamina A en la solución?
Cumple la función de recta lineal de la ley de Beer Lambert
A=−log T
A=−log ⁡( 0.35)
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1
4
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
A=0.456
C=2.8
μg
mL
5.6.16
Heilmeyer obtuvo Los siguientes datos para calcular la relación de absorbancia de la
bilirrubina con la concentración:
Tabla N° 5.3
(La bilirrubina se desecó hasta pesada constante antes de disolverla en cloroformo).
Determinar la absortividad específica para cada solución de bilirrubina e indicar si
se cumple o no la ley de Beer.
A=ε . b .C
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
1
5
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
ε=
A
=
b .C
ε =9590
ε=
ε=
0.704
7 μgr
1 gr
1000 mL
1.05 cm x
x 6
x
100 mL 10 μgr
1L
L
gr x cm
A
=
b .C
ε =9476
0.503
5 μgr
1 gr
1000 mL
1.05 cm x
x 6
x
100 mL 10 μgr
1L
L
gr x cm
A
=
b .C
ε =9578
ε=
L
gr x cm
A
=
b .C
ε =9581
0.491
2 μgr
1 gr
1000 mL
2.56 cm x
x
x
100 mL 106 μgr
1L
0.995
10 μgr
1 gr
1000 mL
1.05 cm x
x 6
x
100 mL 10 μgr
1L
L
gr x cm
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
1
6
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Si cumple la ley de Beer Lambert porque a mayor concentración mayor es la
absorbancia.
5.6.17
Se reportaron Los siguientes datos de absorción consignados en la tabla No. 5.4
para soluciones de oxihemoglobina en buffer pH 7 a 575 nm en una celda de 1 cm.
Tabla N° 5.4
Calcule el porcentaje transmitido por cada solución y su respectiva absorbancia.
ε=
A
=
b .C
ε =1550
0.465
0.03 gr
1 cm x
100 mL
mL
gr x cm
A=ε . b .C
A=1550
mL
0.05 gr
x 1 cm x
gr x cm
100 mL
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
1
7
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
A=0.775
T =10−A
T =10−0.775
%T =17 %
ε=
A
=
b .C
ε =1298
0.649
0.05 gr
1 cm x
100 mL
mL
gr x cm
A=ε . b .C
A=1298
mL
0.10 gr
x 1 cm x
gr x cm
100 mL
A=0.130
T =10−A
T =10−0.130
%T =74 %
ε=
A
=
b .C
ε =8770
0.877
0.01 gr
1 cm x
100 mL
mL
gr x cm
5.6.18
En un análisis fotométrico de hierro en agua se obtuvieron los siguientes datos
consignados en la tabla No. 5 para graficar la curva de calibración:
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
1
8
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Tabla N° 5.5
Grafique la curva de calibración A Vs C y %T Vs C, calcule el porcentaje de hierro
contenido en el agua si la lectura en el galvanómetro fue 95 %T.
Contenido de Fe es 0.04 𝞵g/mL
5.6.19
El ácido pirúvico puede determinarse colorimétricamente por conversión en su 2:4 dinitrofenilhidrazona seguida de la adición de álcali. Con el fin de calibrar un colorímetro
fotoeléctrico la reacción se llevó a cabo en soluciones que contenían diversas cantidades
de ácido pirúvico, obteniéndose los resultados de la tabla No.5.6.
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
1
9
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Tabla N° 5.6
Se analizaron por el método una serie de soluciones desconocidas de ácido
pirúvico y una solución patrón conteniendo 50 mg/L de ácido pirúvico. Las
lecturas obtenidas en absorbancia fueron: a) 0.280; b) 0.555; c) 0.690; d)
0.773; e) 0.910, para las soluciones de concentración desconocida y 0.325
para la solución patrón.
¿Qué tanto por ciento de error se introdujo en el análisis al emplear el
método proporcional de calculo
(Ley de Beer) basado en el empleo
del patrón de 50 mg en lugar de la curva calibrada que se estableció
previamente? Considere el valor obtenido en la curva como el valor real y
el del método proporcional como el valor experimental.
A1 C1
=
A2 Ca
0.325 50 mg /L
=
0.280
Ca
C a=43 mg/L
A1 C1
=
A2 Cb
0.325 50 mg/ L
=
0.555
Cb
C b=85 mg/ L
A1 C1
=
A2 Cc
0.325 50 mg /L
=
0.690
Cc
C c =106 mg/ L
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
2
0
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
A 1 C1
=
A2 Cd
0.325 50 mg/ L
=
0.773
Cd
C d=119 mg/L
A1 C1
=
A2 Ce
0.325 50 mg /L
=
0.910
Ce
C e =140 mg/L
%Error=
|Valor real−Valor Experimental|
% Error a=
Valor real
|42−43|
42
x 100
x 100
% Error a=2.38 %
% Error b=
|88−85|
88
x 100
% Error b=3.41%
% Error c =
|112−106|
112
x 100
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
2
1
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
% Error c =5.36 %
% Error d =
|130−119|
130
x 100
% Error d =8.46 %
% Error e =
|165−140|
165
x 100
% Error e =15.15 %
5.6.20
Se desea preparar una serie de cuatro patrones de una sustancia cuya
absortividad molar es de 1500 cm-1 mol-1 L. a) Calcular las concentraciones
de los patrones, para cubrir un rango de 0.2 a 0.8 de A, si la celda es de 0.5
cm de espesor. b) Si una solución problema da 1.3 de absorbancia que se
debe hacer para entrarla al rango de absorbancia de los patrones? c) Cómo
se calcula el factor de dilución para que la lectura de absorbancia caiga
cerca de 0.43 donde se obtiene el mínimo error fotométrico?
C a=
A
0.2
=
−1
ε . b 1500 M cm−1 x 0.5 cm
C a=2.67 x 10−4 M
C b=
A
0.8
=
−1
ε . b 1500 M cm−1 x 0.5 cm
C b=1.07 x 10−3 M
A 1.3
Ap= =
2
2
A P=0.65 (0.2−0.8)
Ad =
A 1.3
=
3
3
Ad =0.433
MANCILLA RIVAS IBETH XIOMARA
2
2
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
C d=
A
0.433
=
−1
ε . b 1500 M cm−1 x 0.5 cm
C d=5.77 x 10−4 M
Factor d =
C a 2.67 x 10−4 M
=
Cd 5.77 x 10−4 M
Factor d =0.5
Factor d =
Cd 5.77 x 10−4 M
=
C b 1.07 x 10−3 M
Factor d =0.5
5.6.21
Se midieron a las longitudes de onda que se dan a continuación, los % de T
de las soluciones C y D por separado, cada una de ellas con una
concentración de 5x10-4 moles/ litro. También se midió una muestra
desconocida (X) que tenía ambos compuestos. A partir de los siguientes
datos (tabla No. 5.7), calcule la concentración en mg/mL de C y D, si sus
pesos moleculares son respectivamente 170 y 234 g/mol. Las mediciones se
hicieron en celdas de igual espesor b. Sugerencia: Para la solución del
ejercicio se debe tener en cuenta la adictividad de absorbancias.
Tabla N° 5.7
En 530 nm
A X CX
=
AC CC
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ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
CX
−log ⁡( 0.75)
=
−log ⁡(0.50) 5 x 10−4 M
C X =2.08 x 10−4
C X =0.03536
mol
gr
1L
1000 mg
x 170
x
x
L
mol 1000 mL
1 gr
mg
mL
AX CX
=
AD CD
CX
−log ⁡( 0.75)
=
−log ⁡(0.90) 5 x 10−4 M
C X =1.37 x 10−3
C X =0.32058
mol
gr
1L
1000 mg
x 234
x
x
L
mol 1000 mL
1 gr
mg
mL
En 690 nm
A X CX
=
AC CC
CX
−log ⁡(0.40)
=
−log ⁡(0.90) 5 x 10−4 M
C X =4.35 x 10−3
C X =0.7395
mol
gr
1L
1000 mg
x 170
x
x
L
mol 1000 mL
1 gr
mg
mL
AX CX
=
AD CD
CX
−log ⁡(0.40)
=
−log ⁡( 0.25) 5 x 10−4 M
C X =3.30 x 10−4
C X =0.07722
mol
gr
1L
1000 mg
x 234
x
x
L
mol 1000 mL
1 gr
mg
mL
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4
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
5.6.22
Para la determinación fotométrica del cromo (Cr 6+) contenido en el agua
residual de un proceso industrial de curtido de cuero, se tomó un alícuota
de 10.0 mL de la muestra previamente filtrada, se le adicionó 2 ml de
H2SO4 0.2 normal, y l mL de difenilcarbazida para formar un complejo
coloreado, se aforó con agua destilada a un volumen de 100.0 mL. Se
ajustó mediante el blanco fotométrico el 0.0 de A a una longitud de onda de
540 nm, se le determinó la absorbancia a la solución coloreada
obteniéndose un valor de 0.74; como se sabe que el sistema cumple la ley
de Beer en un rango experimental de 0.20 a 10.0 mg/L, se preparó un
patrón de 2.50 mg/L el cual da una absorbancia de 0.32. Se pregunta: ¿cuál
es la concentración de Cr6+ en la muestra? Cómo se debe preparar el blanco
fotométrico para ajustar el 0.0 de A o 100.0% de T?
A1 C1
=
A2 C2
0.32 2.50 mg/ L
=
0.74
C2
C 2=5.78
A2
=
A1
mg
=5.78 ppm
L
[ Cr ] +
0.74
=
0.32
V T Cu
x ppm Cu
V T muestra
[ Cr ]
[ Cr ] +
13 mL
x 5.78 ppm
100 mL
[ Cr ]
2.3125 [ Cr ]= [ Cr ] + 0.3757 ppm
[ Cr ] = 0.3757 ppm
2.3125−1
[ Cr ] =0.2862
mg
L
¿
¿
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5
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Se deberán medir las absorbancias de soluciones de concentraciones
crecientes y contrastar dichos valores con los de referencia que figuran en
los certificados correspondientes. Seleccionar la temperatura de trabajo.
Seleccionar la longitud de onda: se realiza a las mismas longitudes de onda
utilizadas para el control de exactitud fotométrica. Realizar un blanco con
agua destilada. Realizar todas las medidas por duplicador, finalmente
graficar las absorbancias promedio halladas (eje y) en función de las
absorbancias de referencia (eje x). Se obtendrá un gráfico de función lineal.
5.6.23
Para la determinación fotométrica del Ni (níquel) contenido en una
aleación, se pesaron 0.0624 g de la muestra, se trataron con ácido nítrico
1:3 para su disolución, se adicionó dimetilglioxima para formar un
complejo coloreado y se aforó a un volumen de 100 mL. Como se conoce
que el sistema cumple la ley Beer en un rango experimental de 0.00 a 25.00
mg/L de concentración medida su absorbancia o % de transmitancia a 530
nm. Se preparó un patrón de 10 mg/L el cual da un valor de 44.0% de T. Se
tomaron 10 mL de la disolución de la muestra y se diluyeron a 50 mL, se
midió la absorbancia obteniéndose un valor de 0.780. Las mediciones se
realizaron en celdas de igual espesor. Determine el % de Ni en la aleación y
explique cómo se deben preparar el patrón y el blanco.
A1 C1
=
A2 C2
−log ⁡(0.44) 10.0 mg/ L
=
0.708
C2
C 2=19.86
mg
=19.86 ppm
L
A2
¿
=[ ¿ ] +V T ∋
x ppm∋ [ ¿ ] ¿ ¿
¿
A1
V T muestra
0.708
=
−log ⁡(0.44)
[ ¿] +
10 mL
x 19.86 ppm
50 mL
[ ¿]
1.9857 [ ¿ ]= [ ¿ ] +3.972 ppm
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ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
[ ¿ ]=
3.972 ppm
1.9857−1
[ ¿ ] =4.0235
mg
L
¿
¿
¿
¿
%Ni=
1.7172 x 10−4 gr
x 100
0.0624 gr
%Ni=0.27 %
La disolución patrón o estándar se prepara mediante cantidades conocidas de analito
mientras que la disolución en blanco se prepara mediante todos los reactivos y
disolventes usados en el análisis (matriz), pero sin el analito, mide la respuesta del
procedimiento analítico a las impurezas o interferencia que existan en los
reactivos.
5.6.24
Para la determinación fotométrica del contenido de NO 2- (nitritos) en una
muestra de un derivado cárnico (salchichas), se pesaron 10g de la muestra y
después del tratamiento para la extracción de los NO2- (nitrititos), el filtrado
se aforó a 100 mL; de esta solución se tomaron 10 mL, se le adicionaron
2.5 mL de sulfanilamida y 2.5 mL de NEA (1 naphthyletilendiamina), para
formar la especie absorbente. Se aforó con agua destilada a 25 mL, se dejó
en reposo durante 5 minutos y luego se determinó su absorbancia en un
espectrofotómetro visible a una l de 540 nm obteniéndose un valor de
0.375. Para determinar la concentración de NO 2- en la solución diluida que
contiene la especie absorbente, se preparó una curva de calibración con los
datos consignados en la tabla 5.8.
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ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Tabla N° 5.8
Haciendo un análisis de la información consignada en el enunciado 5.6.24
responda los siguientes planteamientos:
5.6.24.1 Si no se conociera la l analítica como se determinaría?
Determinando la absortividad molar para luego hallar la Absorbancia.
5.6.24.2 Cómo se debe preparar el blanco fotométrico para el análisis y
para qué debe ser utilizado?
Se deberán medir las absorbancias de soluciones de concentraciones
crecientes y contrastar dichos valores con los de referencia que figuran
en los certificados correspondientes.
Seleccionar la temperatura de trabajo.
Seleccionar la longitud de onda: se realiza a las mismas longitudes de
onda utilizadas para el control de exactitud fotométrica.
Sirven para el análisis (matriz), pero sin el analito, mide la respuesta del
procedimiento analítico a las impurezas o interferencia que existan en
los reactivos.
5.6.24.3 Cómo se deben preparar los patrones?
Se prepara la disolución utilizando un patrón primario (compuesto de
elevada pureza). Se pesa cuidadosamente (en balanza analítica) una
cantidad del patrón primario (m), se disuelve en el disolvente
apropiado y se diluye hasta un volumen (V) conocido con exactitud en
un matraz aforado.
5.6.24.4 Cumple el sistema la ley de Beer?
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8
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Si cumple la ley de Beer Lambert porque a mayor concentración,
mayor es la absorbancia.
5.6.24.5 Cuál es la sensibilidad de calibración?
La sensibilidad de calibrado es igual a la pendiente de la ecuación de
regresión lineal.
5.6.24.6 Si la mínima absorbancia que se puede diferenciar del ruido
instrumental es 0.0088 cuál es límite de detección y el límite de
cuantificación instrumental del análisis?
Límite de detección
Y L=Ý b+ K . Sb
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ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Límite de cuantificación
LC =
LC =
10 x Sb
X
10 x 0.3138
0.7939
LC =3.9826
5.6.25
5.6.25.1 Para determinar la concentración de solución coloreada
desconocida del problema No.2 de este taller, una vez identificada, se
preparó una solución de 0.25 moles / Litro, se le determinó su absorbancia
en la λ de su máximo de absorción, en una celda de 1.00 cm obteniéndose
un valor de 1.25, calcular la absortividad molar y la absortividad específica
del compuesto, hallar la concentración de la solución desconocida.
A=ε . b .C
ε=
A
1.25
=
b .C 1.00 cm x 0.25 M
ε =5 M −1 cm−1
lts
x cm−1
ε
mol
ε e=
=
PM
gr
100
mol
5
ε e =0.05 cm−1 . gr−1 .lts
A=ε . b .C
C=
A
0.870
=
−1
ε . b 5 M cm−1 x 1 cm
C=0.174 M
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ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
5.6.25.2 A partir de los datos de concentración y absorbancia de la solución
anterior calcular de que concentración se deben preparar 4 patrones de tal
manera que sus absorbancias teóricas sean de 0.20, 0.40, 0.60, 0.80 y
calcular cuántos mL de la solución de 0.25 moles/Litro se requieren para
preparar 25 mL de cada patrón. Para confirmar el cumplimiento de la Ley
Beer y precisar el valor de la concentración de la solución desconocida, se
tomaron 10 ml y se le adicionaron 10 ml de agua. Se midió la absorbancia
real de cada patrón y de la muestra diluida. Con el blanco fotométrico se
ajustó en el equipo el cero de A, los datos se consignaron en la tabla No.
5.8 la cual se debe complementar con los otros datos calculados.
A1 C1
=
A2 C2
1.25 0.25 M
=
0.20
C2
C 2=0.04 M
A1 C1
=
A3 C3
1.25 0.25 M
=
0.40
C3
C 3=0.08 M
A1 C 1
=
A4 C4
1.25 0.25 M
=
0.60
C4
C 4=0.12 M
A1 C1
=
A5 C5
1.25 0.25 M
=
0.80
C5
C 5=0.16 M
Tabla N° 5.8
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ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
5.6.26
Haciendo uso de la siguiente relación matemática:
donde: I0 es la intensidad del haz incidente e I r es la intensidad del haz
reflejado, n1 y n2 son los índices de refracción de los dos medios. Calcular
la pérdida de intensidad porcentual causada por la reflexión para un haz
perpendicular de luz amarilla seleccionada por el monocromador de un
espectrofotómetro, a medida que pasa a través de una celda de vidrio que
contiene agua. Supóngase que para la luz amarilla el índice de refracción
del vidrio es de 1.5, el agua 1.33 y el del aire 1.
I r ( 1.5−1.33 )2
=
=3.61 x 10−3
2
I 0 ( 1.5+1.33 )
I r ( 1.5−1 )2
=
=0.04
I 0 ( 1.5+1 )2
3.61 x 10−3
% Pi =
x 100=9.025 %
0.04
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ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
5.6.27
Demostrar que la absorbancia (A) medida en un espectrofotómetro es igual
a 2 - Log %T o sea, que A = 2 − Log%T.
A=−logT
(
A=−log T x
100
100
)
A=−log ( T x 100 )+ log ⁡(100)
A=−log ( %T )+ 2
A=2−log ( %T )
5.6.28
Qué reflexiones y conclusiones se obtienen de las lecturas 5.5.1.1 y
5.5.1.2.?
5.6.29
Consultar en los catálogos de equipos para instrumentación química o en
internet sobre los últimos modelos de espectrofotómetros ultravioleta,
visible y sus aplicaciones en el control de calidad y de procesos.
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3
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Espectrofotómetro visible Vernier V-SPEC
El espectrofotómetro Go Direct SpectroVis Plus GDX-SVISPL mide
rápidamente un espectro completo de longitud de onda.
Diseñado específicamente para aplicaciones en educación, el SpectraVis
Plus se conecta directamente de forma inalámbrica a través de Bluetooth®
o por cable a través de USB a su plataforma (Computador, tableta, móvil o
interfase de Vernier Labquest 2).
Para usar el espectrofotómetro Go Direct SpectroVis Plus, descargue
nuestra aplicación gratuita de Spectral Analysis. La aplicación es
compatible con computadoras, Chromebooks y dispositivos móviles. Los
estudiantes también pueden conectarse al LabQuest 2 o a un computador
con Logger Pro para realizar análisis.
Este dispositivo puede recoger fácilmente un espectro completo de longitud
de onda (absorbancia, porcentaje de transmisión o intensidad) en menos de
un segundo. Una
vez que se determina la longitud de onda pico, se puede establecer la
concentración de una solución (ley de Beer) o monitorizar las tasas de
reacciones. Una trayectoria de luz baja permite que el espectrofotómetro
SpectroVis Plus Go Direct se utilice para laboratorios de microescala y
aplicaciones de bioquímica con cubetas micro y semi- micro.
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4
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
El Espectrómetro Spectrovis plus Go Direct se puede utilizar en una
variedad de experimentos:
 Determinar el pico de la longitud de onda para recoger datos sobre la
concentración de la solución para los estudios de la ley de Beer o
para supervisar las tasas de reacción.
 Recoger un espectro completo de longitud de onda para medir la
absorbancia, el porcentaje de transmitancia, la fluorescencia (a 405
nm o 500 nm de excitación) o las emisiones.
 Realizar experimentos de cinética enzimática.
 Participar en los estudios de equilibrio de la absorbancia frente al
tiempo o la absorbancia frente a la concentración.
 Realizar bioensayos colorimétricos o fluorescentes.
 Utilice el espectrofotómetro de fibra óptica para medir las emisiones
de las pruebas de llama u otras fuentes de luz. Para un análisis de
emisiones más detallado, considere el Espectrómetro de Emisiones
Vernier.
Especificaciones
 Rango de longitud de onda: 380 nm-950 nm
 Soporte para fluorescencia: Dos fuentes de excitación centradas a
405 nm y 500 nm
 Intervalo de longitud de onda notificado: ~ 1 nm entre los valores
informados (recoge valores a 570)
 Dimensiones: 16 cm x 10 cm x 5 cm
 Fuentes de luz: Bombillo blanco incandescente, duración
aproximada de 8.000 horas, calibración en un solo paso. Basado en
LED, aproximadamente 100.000 horas de vida. No se requiere
alimentación externa
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ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Espectrofotómetro de Fotólisis Flash Vernier VSP-FP
El espectrómetro de fotólisis con flash Vernier es un dispositivo simple y
fácil de usar para demostrar los principios fundamentales de la cinética
química y la fotoquímica a los estudiantes universitarios de química. Mide
los cambios de absorción y emisión a lo largo del tiempo de una muestra
foto excitada a una sola longitud de onda, que se determina mediante un
filtro
(filtro
de
600
nm
incluido).
Descripción:
Las reacciones fotoquímicas son muy importantes en muchas áreas de la
química con aplicaciones que incluyen la terapia fotodinámica y la
recolección de energía solar. Estas reacciones a menudo proceden
rápidamente y, como resultado, requieren técnicas de reacción rápidas para
analizar. El espectrómetro de fotólisis flash Vernier es un espectrómetro de
absorción transitoria simple y fácil de usar. Es útil para demostrar los
principios fundamentales de este tipo de reacciones rápidas fotocatalizadas.
Algunas ideas de experimentos incluyen la cinética de reacciones
fotoquímicas como:





Dinámica de estado excitado
Análisis de desintegración de triplete
Fosforescencia resuelta en el tiempo
Cinética de extinción de fosforescencia
Isomerización
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6
ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
 Radicales libres reactivos
 Fotocatálisis
Especificaciones:
 Cobertura espectral: 450–750 nm.
 Resolución temporal: 100 microsegundos
 Resolución espectral: determinada por el filtro de interferencia
utilizado (10 nm con el filtro de interferencia de 600 nm incluido)
 Ventana de tiempo mínimo: 15 milisegundos
Espectrofotómetro de emisión Vernier VSP-EM
Use el espectrómetro de emisiones Vernier para realizar análisis de
emisiones. Ofrece mediciones precisas en un rango de 350–900 nm para
examinar espectros de bombillas, tubos de espectro o el sol.
Descripción:
Esta es la herramienta perfecta para realizar análisis de emisiones.
El espectrómetro de emisiones Vernier le permite recolectar
instantáneamente espectros de emisiones de bombillas, tubos de descarga
de
gas
o
el
sol.
Se conecta directamente a su computadora o LabQuest con un cable USB
estándar y proporciona mediciones precisas en un rango de 350–900 nm.
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ANALISIS QUIMICO INSTRUMENTAL
Recomendamos utilizar el espectrómetro de emisiones Vernier sin fibra
óptica para medir espectros de grandes fuentes, como el sol, o para
comparar
tipos
de
bombillas.
Se recomienda una fibra óptica para analizar las emisiones de un tubo de
espectro de gas.
Especificaciones:






Dimensiones: 10.1 cm × 7.0 cm × 4.5 cm
Fuente de alimentación: alimentada por USB
Detector: CCD lineal
Rango de longitud de onda: 350–900 nm
Intervalo de informe de longitud de onda: 1 nm
Resolución óptica: 3 nm (según lo determinado por el ancho
completo de la mitad máxima del pico de hidrógeno 434 nm)
 Precisión de longitud de onda: ± 2 nm (según lo determinado por
picos de hidrógeno)
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