Práctica 22. Espectrofotometría de absorción visible

Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

Campus Puebla

Práctica No. 22

Espectrofotometría de absorción visible

Responsable: Mtro. Víctor Hugo Blanco Lozano

Equipo No. 8

Grupo 2

Integrantes del equipo:

Stephania Díaz Lorenzo                    A00397831

Ana Laura Velázquez Gil                   A01325205

Omar Sánchez Jiménez                    A01324800

Jorge Armando Luna Morales           A01099726

Gabriela Rivera Hernández               A01325193

Objetivos:

El objetivo principal a lo largo de la práctica es aprender el uso del espectrofotómetro, así como también saber preparar un espectro de absorción y una curva estándar .

Introducción:

La espectrofotometría de absorción en las regiones ultravioleta y visible del espectro electromagnético es, posiblemente, la más utilizada en la práctica del análisis cuantitativo de todas las técnicas espectroscópicas. Asimismo, puede resultar de utilidad como técnica auxiliar para la determinación de estructuras de especies químicas. (Universidad de Salamanca, 2013).

El espectrofotómetro se basa en la absorción de radiación ultravioleta y visible por el analito, como consecuencia de lo cual se origina un estado activado que posteriormente elimina su exceso de energía en forma de calor. (Universidad de Salamanca, 2013).

Durante el trabajo experimental, se estarán realizando múltiples prácticas y tareas con el espectrofotómetro de absorción visible, el cual tiene el fin útil de medir la magnitud de absorbancia y la longitud de onda de la muestra en cuestión. Asimismo, se analizarán los resultados obtenidos y se fabricará un gráfico que represente la absorbancia obtenida contra la longitud de onda, eligiendo la más adecuada de esta última y realizando una curva estándar.

Consideraciones Teóricas:

 La región visible del espectro electromagnético abarca de 380 a 780 nm. Esta región del espectro es usada ampliamente en el laboratorio analítico. La siguiente tabla muestra la división de la región visible del espectro:

Longitud de onda (nm)	Color absorbido	Color reflejado
380	Ultravioleta	----------------------------------------
380-435	Violeta	Verde amarillento
435-480	Azul	Amarillo
480-490	Azul verduzco	Anaranjado
490-500	Verde azuloso	Rojo
500-560	Verde	Púrpura
560-580	Verde amarillento	Violeta
580-595	Amarillo	Azul
595-650	Anaranjado	Azul verduzco
650-780	Rojo	Verde azuloso
780	Infrarrojo cercano	-----------------------------------------

Deben tomarse en cuenta los datos anteriores para el trabajo analítico en el VISIBLE.

La luz que utilizamos para leer, así como la luz del sol es policromática, contiene todas las longitudes de onda de la lista anterior. Cuando vemos un objeto, vemos luz reflejada. La luz reflejada es la que quedó de la iluminación “blanca”, después que el objeto absorbió varias longitudes de onda.

Cuando vemos una solución de Sulfato de cobre se ve azul porque los iones Cu(H2O)4+2 absorben luz amarilla.Si deseamos determinar la concentración de una solución de cobre debemos medir absorbancias y analizar la solución con luz amarilla porque se está trabajando con un instrumento que mide la absorción de la luz.

El análisis cualitativo por espectroscopia de absorción mide la absorbancia de una sustancia a varias longitudes de onda crecientes. Graficando ABSORBANCIA contra CONCENTRACIÓN, se obtiene la CURVA ESTÁNDAR O GRÁFICO DE LA LEY DE BEER Y LAMBERT.

En esta práctica, el alumno trabajará con un colorante rojo utilizado en alimentos, y determinará:

-El ESPECTRO DE ABSORCIÓN en el visible de este colorante.

-A partir del espectro seleccionará la longitud de onda que utilizará para la curva estándar.

-Elaborará la curva estándar y determinará la concentración de una muestra.

Desarrollo:

MATERIAL Y EQUIPO

·         1 espectrofotómetro para región Visible

·         6 matraces volumétricos o aforados de 100 ml

·         6 pipetas graduadas de 1 ml

·         2 vasos de precipitado de 250 ml

·         Papel secante

Reactivos:

·         Colorante rojo para alimentos (2.5%) (TRAER POR EQUIPO)

·         Agua destilada

PROCEDIMIENTO:

1.- Consulte el manual de operación del espectrofotómetro y ajústelo de acuerdo a lo

establecido en él.

2.- Prepare las siguientes soluciones del colorante, utilizando agua:

Sol. N°1.-Concentración = 1000 ppm; prepare 100 ml.

Sol. N°2.- Concentración=100 ppm; prepare 100 ml (a partir de la solución N°1)

Sol. N°3.- Concentración=10 ppm; prepare 100 ml (a partir de la solución N°1)

Sol. N°4.- Concentración = 2ppm; prepare 100 ml (a partir de la solución N°1)

Sol N°5.- Concentración= 4 ppm; prepare 100 ml (a partir de la solución N°1)

Sol N°6.-Concentración= 6 ppm; prepare 100 ml (a partir de la solución N°1)

Sol N°7.- Concentración= 8 ppm; prepare 100 ml (a partir de la solución N°1)

3.- ESPECTRO DE ABSORCIÓN.- Utilice la solución número 2 y lea en un rango de longitud de onda de 380-740 nm, a intervalos de 36 nm. Determine la absorbancia. Recuerde

Equipo		A1	A2
2	100 Y 2	0.137	0.058
3	10 Y 4	0.301	0.016
4	2 Y 6	0.078	0.040
5	4 Y 8	0.017	0.001
7	8 Y 50	0.002	0.083
8	50 Y 8	0.034	0.014
9	50 Y 10	0.038	0.017

Longitud de onda (nm)	Absorbancia
280	0.043
340	0.031
440	0.022
540	0.054
580	0.018
640	0.007
760	0.005

Cuestionario:

1.- Defina los siguientes términos: absorbancia, extinción, densidad óptica, transmitancia porcentual, absortividad, absortividad molar, coeficiente de extinción molar, espectro de absorción, curva estándar.

Absorbancia.- se conoce como absorbancia a la cantidad de la intensidad de luz que es absorbida por la muestra. Se usa para el cumplimiento de la ley de Beer Lambert(ley aditiva en determinado rango de concentraciones). La absorbancia se da por: A=-log(I/I0).

Extinción.- Se le conoce como extinción a aquel mecanismo que consiste en hacer desaparecer o disminuir los efectos de los factores de incendio: combustible, el calor, comburente y la reacción en cadena. Los procesos para lograr una extinción son: la dilución, la sofocación, el enfriamiento y la inhibición.(Anónimo )     

Densidad óptica.- se le conoce como densidad óptica a aquella absorbancia con la que cuenta un elemento óptico para una longitud de onda determinada, en ocasiones puede ser sinónimo de la absorbancia. Cuando se de una densidad óptica alta, se dará una transmitancia baja.(Castellán, 2011 )

Transmitancia porcentual.- se llama transmitancia a aquella cantidad de energía que atraviesa un objeto en determinado tiempo. Dependiendo de la clase de energía es el tipo de transmitancia. La transmitancia óptica es la cantidad de luz que atraviesa un objeto, una parte es absorbida por este. la transmitancia térmica es la cantidad de calor que atraviesa el objeto. De forma general el transmitancia porcentual de da por T%=(I/I0)x100, en donde I es la cantidad de luz transmitida e I0 la cantidad total de luz. (González, 2010)

Absortividad.- se le conoce como absortividad a aquella capacidad que presenta determinada solución para absorber la luz. Básicamente es la división entre la absorbancia y la concentración de la solución. También es proporcional a la conductividad del soluto, presente en la solución absorbente. También se le conoce como constante de absorción o índice de absorbancia. La relación entre absorbancia y absortividad se da por A=axbxc. A es la absorbancia, a la absortividad, b la longitud del recipiente y c la concentración.(González, 2010) 

Absortividad molar.-también conocida como coeficiente de extinción molar, especifica que tan bien la onda de luz de alguna longitud es absorbida por una sustancia química. Sus unidades son metros cuadrados por molar. (Robinson, 2013)

Coeficiente de extinción molar.- el coeficiente de extinción molar el lo mismo que la absortividad molar en química, en la física tienen diferente significado. Básicamente representa a cada longitud de onda, la capacidad que tiene una sustancia de absorber la luz.(Robinson, 2013)  

Espectro de absorción.-se conoce como espectro de absorción a aquello que se presenta al tener un sólido incandescente con gases fríos a su alrededor, el espectro que resulta de ello, contiene un fondo interrumpido por líneas de absorción, esto se debe a que el gas absorbe los colores de la luz. Algunos cuerpos sólo pueden absorber la radiación de determinadas longitudes de onda y de otras no. Debido a esto cada elemento tiene su espectro tanto de absorción como de emisión.(Checoman, 2009)      

Curva estándar.- la curva estándar es aquella representación gráfica en la que se presenta la unión entre un trazador y las concentraciones de la solución.

2.- ¿Cuál es la diferencia fundamental entre un espectrofotómetro convencional y un colorímetro o fotocolorímetro?

la diferencia fundamental entre un espectrofotómetro convencional y un colorímetro es que el colorímetro mide la intensidad de la luz absorbida y el espectrofotómetro relaciona la capacidad de absorción de la luz ultravioleta con la concentración.

3.- ¿Cuál o cuáles son las diferencias entre un espectrofotómetro convencional y uno de arreglo de diodos o fotodiodos?

En primer lugar el espectrofotómetro de arreglo de diodos es más avanzado ya que cuenta con un sistema óptico nuevo. Usa una óptica invertida respecto al convencional,  la luz de la fuente atraviesa la muestra y se dispersa en un monocromador y no tiene ranura de salida, si no que tiene un dispositivo que integra cientos de detectores  tipo fotodiodo de silicio.(Marshall, 2010 ) 

4.- ¿Qué tipo de detectores se utilizan en fotocolorímetros y espectrofotómetros?

El detector de un espectrofotómetro es aquel que se encarga de indicar si hay radiación. En el caso de estos dos se ocupan los que responden a fotones.

 5.- ¿Cómo funcionan estos detectores?

Perciben la señal  en forma simultánea de longitudes de onda y también cubren el espectro visible.

Conclusión:

A manera de conclusión, se puede decir que está práctica ha sido de gran utilidad en distintos ámbitos. Se obtuvo gran conocimiento en el área motriz, ya que ahora se conoce la manera adecuada de utilizar un espectrofotómetro, así como también se adquirió la noción sobre conceptos básicos, como lo es la absorbancia, transmitancia, espectro de absorción, curva estándar y densidad óptica. No obstante, también cabe destacar que gracias al trabajo experimental concluido, se pudieron relacionar y entrelazar diversos conceptos ya antes manejados y estudiados, como lo es la relación entre absorbancia y longitud de onda, o absorbancia y concentración de las soluciones.

Referencias:

Universidad de Salamanca. Espectrofotometría de absorción ultravioleta-visible. Recuperado el 29 de abril de 2013, de: http://ocw.usal.es/ciencias-experimentales/analisis-aplicado-a-la-ingenieria-quimica/contenidos/course_files/Tema_3.pdf

Anónimo. mecanismos de extinción agentes extintores definición y características de aplicación. Rescatado de:

http://www.bomberosmijas.com/archivos/fuego/fuego_02.pdf

Castellán A. Práctica absorbancia, densidad óptica y longitud de onda. Rescatado de:

http://es.scribd.com/doc/53163917/Absorbancia-densidad-optica-y-lambda

 González M.  2010Transmitancia y absorbancia. La guía. Rescatado de:

http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/transmitancia-y-absorbancia

Robinson A. Como calcular la absortividad molar. Ehow. Rescatado de:

http://www.ehowenespanol.com/calcular-abosortividad-molar-como_19191/

Checoman 2009. Espectro de emisión y absorción. Rescatado de:

http://es.scribd.com/doc/19622798/Espectro-de-emision-y-absorcion

Marshall A. 2010. Espectrofotómetro de arreglo de diodos. Rescatado de :

http://es.scribd.com/doc/39639964/arreglo-de-diodos