DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA

DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA RESUMEN DE LA TÉCNICA EMPLEADA La técn técnic ica a de abso absorc rció ión n atóm atómic ica a es una una técn técnic ica a espe espect ctro rosc scóp ópic ica a empl emplea eada da pri princi ncipal palment mente e para para la det determi ermina naci ción ón de meta metale less en dife difere rent ntes es tipo tiposs de mues muestr tras as de form forma a cuan cuanti tita tati tiva va.. Por Por lo que que generalmente la muestra debe ser tratada de forma tal que se liberen los metales en una forma soluble previa al análisis: Cuando se trata de alimentos como en nuestro caso (lentejas) primero se muele la muestra; luego se emplea ácidos como HNO3cc y se calienta, luego HClO4 y calor para obtener un residuo blanco, y a esto se le conoce como “digerir” la muestra. Así en este trabajo se determino el contenido de hierro en lentejas por absorción atómica de llama usando una curva de calibración de patrones de 0.5, 1 y 2 ppm; con longitud de onda de 248.33nm. A partir de esta curva curva se obtuvo obtuvo las absorban absorbancia cia de las muestras muestras,, así para para la muestr muestra a “A” que tuvo una concentración de 0.895ppm (0.0447mg, expresado en 0.0089%) su absorbancia fue de 0.0309 y para la muestra “B” con concen concentra tració ción n de 0.995pp 0.995ppm m (0.049 (0.0497mg 7mg,, expresa expresado do en 0.0099 0.0099%)) %)) la abso absorb rban anci cia a fue fue de 0.03 0.0348 48.E .Ell inst instru rume ment nto o a uti utiliza lizado do

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Espectrofotómetro de Absorción Atómica-Analyst 200-PERKIN ELMER.

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PRINCIPIOS TEÓRICOS ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN ATÓMICA La absorción atómica es el proceso que ocurre cuando átomos de un estado fundamental absorben energía radiante a una longitud de onda específica. En la práctica, la muestra se vaporiza y convierten en átomos libres, proceso denominado atomización. Sobre el vapor atómico originado se hace incidir la radiación electromagnética que será absorbida parcialmente por el analito. Un espectro de absorción atómica consta preferentemente de líneas de resonancia, que se producen como consecuencia de transiciones del estado fundamental a niveles superiores.  Tiene la ventaja de la alta selectividad y sensibilidad.

1. Fuente de radiación: Lámpara de cátodo hueco.Consisten en un tubo de vidrio conteniendo argón o neón a baja presión y dos electrodos. El ánodo suele ser de volframio, y el cátodo, de forma cilíndrica, está construido con el metal que se desea determinar. Cuando se aplica una diferencia de potencial suficiente entre los dos electrodos tiene lugar la ionización del gas y los cationes gaseosos son acelerados hacia el cátodo, adquiriendo la suficiente energía cinética para arrancar algunos átomos metálicos del material catódico. Algunos de estos átomos metálicos son excitados al chocar con los iones gaseosos, y al retornar a su estado fundamental emiten radiación característica. Ordinariamente, apara cada elemento se utiliza una lámpara, si bien se han comercializado lámparas de cátodo hueco multielementales. Estas lámparas se construyen con aleaciones de diferentes metales, procurando que tengan similares puntos de fusión y volatilidad, como por ejemplo, Ca/Mg, Ag/Au, Cu/Pb/Zn, Co/Cr/Cu/Fe/Mn/Ni Página 2

DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA 2. Unidad de atomización La llama.- Una llama es el resultado de una reacción exotérmica entre un gas combustible y un agente oxidante gaseoso. La llama tiene tres partes: En la zona interna la combustión es incompleta. La zona intermedia o región interconal , es la parte más caliente de la llama; en ella tiene lugar la combustión completa y prácticamente se alcanza un equilibrio termodinámico. Es la parte de la llama más utilizada en espectroscopia analítica. El cono externo es una zona en la que los productos parcialmente oxidados en las regiones más internas pueden completar su combustión. Fenómenos que tienen lugar en la llama: a. - Se evapora el agua o los otros disolventes dejando como residuo diminutas partículas de sal seca. b. - La sal seca se vaporiza, es decir, pasa al estado gaseoso. c. - Las moléculas gaseosas, o una parte de ellas, se disocian progresivamente dando lugar a átomos neutros o radicales. Estos átomos neutros son las especies absorbentes en espectroscopía de absorción atómica y son las especies emisoras en fotometría de llama. d. - Parte de los átomos neutros se excitan térmicamente o se ionizan. La fracción excitada térmicamente es importante en análisis por fotometría de llama ya que el retorno al estado fundamental de los electrones excitados es el responsable de la emisión de la luz que se mide. e. - Parte de los átomos neutros o de los radicales que se encuentran en la llama pueden combinarse para formar nuevos compuestos gaseosos. La formación de estos compuestos reduce la población de los átomos neutros en las llamas y constituye las llamadas interferencias químicas que se presentan en los métodos de análisis que utilizan llamas. La eficacia con que las llamas producen átomos neutros tiene mucha importancia. La llama de óxido nitroso-acetileno, que es más caliente que la de aire acetileno, parece ser más efectiva para la formación de átomos neutros. Los metales alcalinos son una excepción, probablemente debido a que la ionización es apreciable en la llama caliente. En cualquier caso, estos dos tipos de llama son los más adecuados para fotometría de llama y absorción atómica.  Temperaturas de algunas llamas

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Transporte de aerosol.- Esta etapa tiene como finalidad asegurar que solamente lleguen hasta la llama las gotitas de tamaño adecuado. Esto se consigue mediante bolas de impacto, tabiques deflectores, etc., con los que se pretende eliminar las gotitas de mayor tamaño producidas en la nebulización. Desolvatación.- La eliminación del agua y otros disolventes para formar pequeñas partículas de sal seca. Vaporización.- Esta etapa consiste en la transformación de partículas de sal solidas o fundidas en vapor. Es una etapa bastante crítica en los métodos que utilizan llama y depende de la composición química del analito, del tamaño de las partículas y de la temperatura de la llama. 3. Monocromador.-

La única finalidad del monocromador es aislar la línea de resonancia del elemento de interés. Para la mayor parte de los elementos, el problema suele ser sencillo, pues las diferentes líneas suelen estar bastante separadas. Las anchuras de rendija son muy importantes, al determinara la fracción del espectro que incide en el detector. La rendija deberá ser lo más estrecha posible, con objeto de reducir la cantidad de radiación emitida por la llama que llega al detector. 4. Detector.- El más usado en absorción atómica es el

tubo fotomultiplicador, ya que ningún otro sistema ofrece la misma sensibilidad en el margen de longitudes de onda utilizado en esta técnica. APLICACIONES Se utiliza para detectar y determinar cuantitativamente la mayoría de los elementos del Sistema periódico, analizándose así una diversidad de muestras como en: Agricultura y alimentos: Análisis de suelos, fertilizantes, materias vegetales, alimentos, etc. Biología y clínica: Determinación de elementos tóxicos en orina, sangre, heces, leche materna. Geología: Análisis de suelos, sedimentos y rocas. Aguas: Aguas continentales, potables, salmuérales y aguas de mar. Página 4

DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA EL HIERRO Mineral requerido por el organismo en cantidades muy pequeñas (micronutriente). Su función en el organismo es la formación de hemoglobina, portadora de oxígeno en la sangre. Debido a que el organismo requiere una ingesta diaria de hierro, es importante cuantificarlo en los alimentos, con la finalidad de determinar cualquier deficiencia de este y prevenir enfermedades en la población. Los métodos analíticos utilizados para la cuantificación de hierro son el espectrofotométrico de absorción, utilizando el complejo Fe(II)-o fenantrolina o Fe(III)-tiocianato y la espectrofotometría de absorción de llama u horno de grafito. REACCIONES REDUCC: OXIDAC:

8HNO3 + 6e- = 2NO + 4H2O + 6NO32Fe - 6e- = 2Fe3+ __________________________________________________ 8HNO3 +2Fe = 2Fe(NO3)3 + 2NO (gas) + 4H2O PROCEDIMIENTO EMPLEADO

a) Preparación de la muestra Se lavaron dos portamuestras. De una muestra previamente molida con mortero, se peso dos muestras: muestra “A” que peso 0.5017g y la muestra “B” de 0.5006g. Luego se agrego 5mL de HNO3, se calentó por 10 minutos en la plancha y se enfrió. Se agrego 20 gotas (para eliminar toda la parte orgánica de la muestra) se calentó en la plancha y luego se dejo enfriar. Seguido se agrego 5mL de HClO4 y se calentó hasta sequedad (hasta que quedo un residuo blanco). El residuo blanco se llevo a fiola de 50mL y se enraso con agua destilada. *Los pasos del 3 al 6 se realizaron respectivamente por separado para la muestra “A” y “B”. b) Preparación de estándares Página 5

DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA 1. Primero se tomo 1mL del estándar de 1000ppm de Fe y se llevo a fiola de 100mL enrasándola con agua destilada (Patrón A: 10ppm). 2. Del patrón A se tomo 5mL y se llevo a fiola de 100mL, luego se enraso con agua destilada (estándar de 0.5ppm). 3. Tomamos del patrón A 5mL y se llevo a fiola de 50mL. Lo enrasamos con agua destilada (estándar de 1ppm). 4. Para el estándar de 2ppm, del patrón A se tomo 10mL y lo, llevamos a fiola de 50mL, finalmente se enraso con agua destilada. c) Procedimiento para la operación del espectrofotómetro de absorción atómica ANALYST 200PERKIN ELMER. 1. Primero se encendió la compresora de aire y luego se abrió la llave del balón de acetileno. Luego se encendió el extractor de gases. 2. Seguido se encendió el estabilizador de corriente, luego se coloco la lámpara multielemento (Fe-Cu-Ni) y luego se encendió el espectrofotómetro. Se espero unos minutos hasta que escuchamos la señal de conformidad. 3. Encendimos el monitor y la computadora. Se hizo clic en AAWINLAB32 y esperamos a que se complete la verificación. 4. Se hizo clic en WORK SPACE, luego fuimos a MANUAL, ahí se hizo clic en METHOD y seleccionamos el método. 5. Presionamos en el icono LAMP y en la pantalla que aparece hacemos clic en ON para encender la lámpara. Esperamos unos segundos, luego se hizo clic en SET MIDDLESCALE. 6. En la pantalla PANEL FLAME CONTROL hacer clic en el switch para encender la flama. Colocamos en el capilar agua ultrapura. Se abrió en la barra de herramientas el icono CONTINNUOUS GRAPHICS y esperamos unos minutos para que aparesca la señal de la lámpara, luego se espero unos minutos y se presiono AUTOZERO GRAPH. 7. El tubo capilar primero se dejo en el agua ultrapura. 8. Luego el capilar se coloco en el blanco (agua) y en la pantalla SAMPLE PROGRESS se presiono en ANALYZE BLANK y se lee, luego en Analyze Página 6

DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA Estándar (para lo cual primero se coloco el de 0.5ppm, y luego se limpio el equipo con agua ultrapura, después el de 1ppm y limpiamos luego con agua ultrapura y finalmente se hizo para el de 2ppm y de igual manera se limpio con agua ultrapura) y finalmente en Analyze Sample (primero se coloco la muestra “A” y se limpio luego con agua ultrapura, seguido se coloco la muestra “B” y se limpio de igual manera con agua ultrapura). d) Procedimiento para apagar el espectrofotómetro

de absorción atómica ANALYST 200, PERKIN ELMER 1. Apagamos la lámpara y luego de 15 minutos (para limpiar el sistema) apagamos la flama, luego salimos del software, aparece un mensaje SHUTDOWN apagamos la PC y finalmente el equipo. 2. Se apago el estabilizador y se dejo por 15 minutos encendido el extractor para eliminar gases.

CÁLCULOS DETALLADOS 1. Hallando el volumen para preparar los patrones y estándares: ♦

Preparar el patrón A de 10ppm

Ci=1000ppm Vi=?

Cf =10ppm Vf =100mL

Ci*Vi=Cf*Vf  1000ppm*Vi=10ppm*100mL Vi=1mL ♦

Para el estándar de 0.5ppm

Ci=10ppm Vi=?

Cf =0.5ppm Vf =100mL

10ppm*V1=0.5ppm*100mL V1=5mL ♦

Para el estándar de 1ppm

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DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA Ci=10ppm Vi=? Cf =0.5ppm

Vf =100mL

10ppm*V1=1ppm*50mL V1=5mL ♦

Para el estándar de 2ppm

Ci=10ppm Vi=? Cf =2ppm

Vf =100mL

10ppm*V1=2ppm*50mL V1=10mL 1. Hallando la absorbancia de la muestra a partir de la

ecuación de la recta: y = 0.039x - 0.004 ♦

Para la muestra “A”:

X= 0.895ppm y = 0.039*(0.895) - 0.004=0.0309 ♦

Para la muestra “B”:

X= 0.995ppm y = 0.039*(0.995) - 0.004 =0.0348 1. Cantidad de hierro que hay en mg: ♦

Para la muestra “A”: C= 0.895ppm

0.895mg→1L WFe (A)→0.05L WFe (A)= 0.0447mg ♦

Para la muestra “B”: C= 0.995ppm 0.995mg→1L WFe (B) 0.05L WFe (B) = 0.0497mg 

1. % de hierro por muestra: ♦ Para la muestra “A”: W(A)=0.5017g Página 8

DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA WFe (A)= 0.0447mg=0.0000447g %FeA=WFe(A)W(A)*100 %FeA=0.0000447g0.5017g*100 %FeA=0.0089 ♦

Para la muestra “B”: W(B)=0.5006g WFe (B)= 0.0497mg=0.0000497g %FeB=WFe(A)W(A)*100 %FeB=0.0000497g0.5006g*100 %FeB=0.0099

TABLA DE RESULTADOS

Tabla para la curva de calibración Estándar 1 2 3

Absorbancia 0.0136 0.0382 0.074

Concentración(ppm) 0.5 1.0 2.0

Resultados de la muestra

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DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA Muest W(pes Absorban ra o) cia A B

0.5017 g 0.5006 g

Concentración (ppm)

0.0309

0.895

0.0348

0.995

Cantidad de % de hierro hierr o 0.0447mg 0.0089 0.0497mg

GRÁFICOS DE LOS EXPERIMENTOS

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

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0.009 9

DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA En la muestra A de masa de 0.5017g, se encontró 0.895ppm de hierro, es decir 0.0447mg de hierro (0.0089% de la masa de A). A partir de la concentración de 0.895ppm se hallo en la recta de calibración que la absorbancia 0.0309. Esta concentración pudo ser menor que la muestra B debido a que quizás no se digerio bien la muestra lo que por consecuencia pudo producirse interferencias químicas. La muestra B con masa de 0.5006g, se determino que había 0.995ppm, es decir 0.0497mg de hierro (0.0099%). Con la concentración se determino en la curva de calibración que la absorbancia fue de 0.0348. La muestra A tuvo menor concentración que la muestra B, posiblemente a que fue hallada a partir de la curva de calibración de estándares cuya coeficiente de correlación fue de 0.993, lo que causa una pequeña desviación. CONCLUSIONES La espectroscopia de absorción de llama es un método muy importante para la determinación y cuantificación de hierro, ya que proporciona la concentración en ppm del elemento a determinar obtenido a partir de la curva de calibración de estándares del elemento, siguiendo el principio de la ley de Lambert- Bert. El número de átomos generados en su estado fundamental en la etapa de atomización determinará la cantidad de radiación absorbida, por lo que si a la muestra se le da el tratamiento adecuado y se elimina interferencias, nos dará un mejor resultado.

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DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA RECOMENDACIONES Para eliminar las interferencias espectrales en lugar de utilizar una lámpara multielemental, debe de utilizarse una lámpara de un único elemento. Para mejorar la eficacia de nebulización, en lugar de utilizar agua pura; se puede utilizar 90% de metanol consiguiéndose un rendimiento tres veces mayor que con agua. Para obtener una determinación con buena exactitud del elemento en la solución-muestra, es útil el empleo del método de adición estándar. Asa las interferencias físicas y algunas interferencias químicas pueden ser compensadas empleando este método, sin necesidad de eliminar la interferencia, de esta forma la interferencia afectara por igual a todas las soluciones. BIBLIOGRAFÍA INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS INSTRUMENTAL Lucas Hernández Hernández Claudio Gonzales Pérez TÉCNICAS ANALÍTICAS DE CONTAMINANTES QUÍMICOS (Aplicaciones toxicológicas, medioambientales y alimentarias) Miguel Angel Sogorb Sanchez Eugenio Vilanova Gisbert 

http://www.tec.ac.cr/sitios/Vicerrectoria/vie/editorial_tecnologica/R evista_Tecnologia_Marcha/pdf/tecnologia_marcha_22-2/REVISTA %2022-2p20-22.pdf 



http://www.xtec.net/~gjimene2/llicencia/students/bscw.gmd.de_bs cw_bscw.cgi_d32817116-1___AAS_final.html

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DETERMINACIÓN DE HIERRO EN LENTEJAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA http://books.google.com.pe/books? id=yVYn7_MoaAIC&pg=PA120&dq=absorcion+atomica&hl=es&ei =pDqTb69KsXe0QGa3OSPAQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resn um=1&ved=0CCkQ6AEwAA#v=onepage&q&f=false http://books.google.com.pe/books? id=Q1nbZ47NXFkC&pg=PA97&dq=aplicaciones+de+absorcion+a tomica&hl=es&ei=s_7qTeWMJOLx0gGJ4IjCAQ&sa=X&oi=book_res ult&ct=result&resnum=1&ved=0CCgQ6AEwAA#v=onepage&q&f= false

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