Trabajo Prctico N 3

Universidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional Resistencia Aguirre GabrielaIngeniera Qumica Avalos Edmundo Ctedra: Qumica Analtica Guex Johana Tirabosco Luis

TRABAJO PRCTICO N3: ABSORCIOMETRAOBJETIVOS:Comprender la tcnica de la absorciometra mediante el uso de espectrofotmetros, representacin de los datos obtenidos en espectrogramas y curvas de calibracin. Mediante los datos obtenidos hallar la concentracin de una solucin y determinar el pKa de un indicador. FUNDAMENTOS TERICOS:Absorciometra: estudia la capacidad de absorcin de ciertas longitudes de onda (caractersticas de las radiaciones electromagnticas) que tiene un analito. En el proceso de absorcin, la energa de la radiacin es transferida temporalmente a la molcula y, como consecuencia, disminuye la intensidad de la radiacin.Cuando un haz de luz monocromtico atraviesa una capa de solucin con espesor b (cm) y una concentracin c de una especie absorbente, la intensidad del haz disminuye de l0 a l debido a la interaccin entre los fotones y las partculas absorbentes.Transmitancia (T): es la fraccin de radiacin incidente trasmitida por la solucin. Esta es comnmente expresada como porcentaje: Absorbancia: se define por la ecuacin: La absorbancia de una solucin aumenta conforme disminuye la trasmitancia.Tcnicas fotocolorimtricas y espectromtricas: indican la longitud de onda ms adecuada a utilizar a los efectos de lograr la mxima variacin de la propiedad medida para un mismo incremento de concentracin.

COLORMETRO Y ESPECTROFOTMETRODescripcin del Equipo:Estos son equipos utilizados en el Laboratorio para el anlisis de muestras, basndose en el principio que cada compuesto qumico absorbe o emite energa lumnica de diferente longitud de onda. Esta longitud puede estar en el espectro de luz visible, o en otra parte del espectroelectromagntico.La diferencia fundamental entre un espectrofotmetro y un fotmetro o fotocolormetro, consiste en que el fotocolormetro trabaja nicamente en el espectro de luz visible y selecciona una longitud de onda determinada mediante filtros fijos. En cambio, un Espectrofotmetro es capaz de trabajar, no solo con la luz visible sino que en otras regiones del espectro electromagntico (ultravioleta e infrarrojo). Adems posee un monocromador para seleccionar la longitud de onda deseada. . El aparato transforma la radiacin luminosa en una corriente elctrica que es indicada analgicamente o digitalmente con un nmero que muestra la cantidad de luz absorbida o transmitida.

Espectrofotmetros

Ley de Lambert-Beer: relaciona la intensidad de luz entrante en un medio, con la intensidad saliente despus de que en dicho medio se produzca absorcin. De acuerdo a la ley, la absorbancia est relacionada linealmente con la concentracin de la especie absorbente (c) y con la longitud de la trayectoria de la radiacin en el medio absorbente (b). Es decir: A = a.b.c. Donde a es una constante de proporcionalidad denominada absortividad, la misma suele expresarse con el smbolo cuando sus unidades son de .Limitaciones de la ley de Lambert-Beer: Dicha ley solo describe adecuadamente el comportamiento de la absorcin en soluciones diluidas. A concentraciones elevadas (en general > 0,01M), la distancia promedio entre las molculas de las especies que absorben disminuye hasta el punto en que cada partcula afecta a la distribucin de carga de sus vecinas. Esta interaccin puede alterar la capacidad de las especies para absorber a una determinada longitud de onda de radiacin. Como el grado de interaccin depende de la concentracin, cuando se presenta este fenmeno se observan desviaciones de la relacin lineal entre la absorbancia y la concentracin. Curva de calibrado: es un mtodo empleado para medir la concentracin de una sustancia en una muestra por comparacin con una serie de soluciones de concentracin conocida.

Ka= [H3O+] [In-] / [HIn]Indicador verde de bromocresol (C21H14Br4O5S). Solubilidad: 6 g/l en agua a 20C. Es un indicador cido-base monoprtico.El equilibrio de disociacin en solucin acuosa: HIn + H2O H3O+ + In-C (1-)C. C. Si tanto In- como HIn obedecen a la ley de Lambert-Beer, sus concentraciones pueden determinarse espectrofotomtricamente, mtodo que posee la ventaja de no perturbar el equilibrio.Para determinar espectrofotomtricamente el pKa de un indicador se determinan los espectros de absorcin, como mnimo, de tres soluciones, que contengan la misma concentracin total del indicador a diferentes pH:Solucin del indicador a pH alcalino: donde el indicador se encuentra totalmente en su forma disociada (In-).Solucin del indicador a pH cido: donde el indicador se encuentra totalmente en su forma no disociada (HIn). Solucin del indicador a pH intermedio: donde ambas formas se encuentran presentes en la cantidad apreciable.En un indicador acido para cualquier valor de pH, el pKa se determina en funcin de la siguiente ecuacin:pka = pH - log [ AIn,pH / ( ApH MUY BASICO -AIn,pH ) ] En la solucin de pH intermedio, el trmino logartmico de las ecuaciones puede determinarse en funcin de las absorbancias, que es el que se utiliza:Pka= pH + log [(Absica Aintermedia) / (Aintermedia - Acida) Punto isobstico: es el punto en donde se cortan los espectros de las tres soluciones a pH diferentes. En el mismo, las absortividades molares In- y HIn se igualan. La existencia de un punto isobstico es la evidencia de que existe un equilibrio qumico entre dos especies.

TCNICA OPERATORIA:Determinacin de una concentracin desconocida:En el espectrofotmetro se selecciona la longitud de onda de 420 nm para la determinacin de las absorbancias de muestras de solucines de Cr+3 de diferentes concentraciones. Se utiliza una solucin que contena 5% p/v de alumbre de cromo y potasio.12 H20, y de esta solucin madre se tomaron 1, 2, y 4 mL respectivamente, y llevando en cada caso a un volumen final de 20 ml. La muestra de concentracin incgnita se prepar de forma similar.Una vez que se calculan las concentraciones de las muestras y se tienen las absorbancias respectivas se confecciona la curva de calibracin y a partir de ella se despeja se despeja la concentracin desconocida.

Determinacin del pKa del indicador Verde de Bromocresol:Se determina el pKa del indicador de Bromocresol a partir de los valores de absorbancia correspondientes en medio bsico, intermedio y cido indicados por la grfica espectral.Para ello, se determinan los valores de absorbancia utilizando nuevamente el espectrofotmetro en las diferentes longitudes de onda de una solucin en medio bsico, intermedio y cido en las cuales el indicador se encuentra en la misma concentracin y se realiza la grfica espectral correspondiente. Posteriormente se selecciona una longitud de onda a la cual, los espectros de la forma cida y alcalina se encuentren lo ms alejados posibles y se determinan las absorbancias de las tres soluciones. Con estos valores se completa la ecuacin de Henderson-Hasselbalch modificada y se determina la constante de disociacin del indicador elegido.

RESULTADOS:Determinacin de la concentracin de una muestra de concentracin desconocida long ondaK2Cr2O7CoCl2KMnO4

350120011297

3759064195

40033025108

4251714479

45013610981

47570177132

50030226270

52513225407

5502116364

575441180

60052854

62512342

65022134

67541825

70061517

Absortividades en funcin de la longitud de onda

Del grfico se deduce que las absorbancias mximas de cada solucin corresponden a las siguientes longitudes de onda:La mxima absorbancia del K2Cr2O7 se da a = 350 nmLa mxima absorbancia del K MnO4 se da entre = 525 nmLa mxima absorbancia del CoCl2 se da entre =500 nm

Determinacin de la concentracin de una solucin de Cr+3Se seleccion la longitud de onda de 420 nm para determinar la Absorbancia de soluciones de Cr+3 de diferentes concentraciones.En primer lugar se lleva la tansmitancia al 100% con agua. Luego se determina la absorbancia de tres muestras de la solucin de diferentes concentraciones.Para esto se prepar una solucin que contena 5 g% de alumbre de cromo y potasio.12 H20, y de esta solucin madre se tomaron 1, 2, y 4 ml respectivamente, y llevando en cada caso a un volumen final de 20 ml. La muestra de concentracin incgnita se prepar de forma similar.

Clculo de las concentraciones de las muestrasAlumbre de cromo y potasio dodecahidratado (sulfato de cromo y potasio dodecahidratado); PM = 499,23 g/mol

Muestra 1)

Muestra 2)

Muestra 3)

Resultados:

Concentracin Absorbancia

5x10-3 M0,058

0,01 M0,145

0,02 M0,325

X0,193

La concentracin de la solucin de concentracin desconocida es de 0,013 M

2.- Determinacin espectrofotomtrica del pKa de un indicador cido-base.Verde de BromocresolA a pH BsicoA a pH IntermedioA a pH cido

35011914579

37515113583

400161160122

42597170162

45045156166

47544121120

500798478

5251516032

5502536814

575388878

6005521196

6256011226

650306646

67580205

7001996

Grfico de Absortividades en funcin de la longitud de onda.Punto isobstico o isoabsortivo (punto en el cual las absortividades molares In- y HIn se igualan): 500 nm; 80,33 Amedia

Clculo del pKa: Para = 625 nm los espectros de las formas acida y bsica estn lo ms alejados posible. Datos: pH de la solucin intermedia = 5,61;pKa del Indicador Verde de Bromocresol Terico: 4,7 ;ABsica= 601; Aintermedia= 122; Acida= 6

Calculo de errores:

Conclusin:Se pudo comprender el mtodo y hacer uso de los graficos de barrido espectral para determinar las longitudes de onda de mayor absorbancia, y a partir de ellas construir la curva de calibrado con la cual pudimos determinar la concentracin de una solucin de concentracin desconocida. En cuanto a obtener espectrofotomtricamente el pKa del indicador cido-base verde de bromocresol podemos concluir que el resultado del pka prctico determinado para el indicador en cuestin, fue mayor que el valor aceptado para dicho indicador arrojando un error del 26,38%. Si bien no obtuvimos el valor aceptado del pKa el mtodo utilizado es adecuado para realizar dicha determinacin.