Determinación de Una Concentración A Partir de La Cuantificación Colorimétrica.

 

DETERMINACIÓN DE UNA CONCENTRACIÓN A PARTIR DE LA CUANTIFICACIÓN COLORIMÉTRICA.  DETERMINATION OF A CONCENTRATION FROM THE COLORIMETRIC QUANTITATION

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 Departamento de Química. Facultad de Química. Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, D.C., Colombia 2  Departamento de Ingeniería Química y ambiental. Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, D.C., Colombia

RESUMEN  El presente artículo describe el proceso por el cual se halló la concentración desconocida de una disolución de azul de metileno empleando como base teórica la ley de Beer-Lambert. En la fase experimental se dispuso de un espectrofotómetro marca thermo scientific genesys 20 el cual registró que la solución problema tuvo mayor absorbancia (0,423) a una longitud de onda (λ) de 660 nm, por consiguiente se comparó la absorbancia de siete soluciones con concentraciones desde 1.3 hasta 20 ppm a esta longitud de onda y se confronto con la absorbancia de la solución  problema anteriormente descrita determinando que la concentración enigma fue de 3.65 ppm.

Palabras

claves:

concentración,

longitud

de

onda,

absorbancia

ABSTRACT  This article describes the process through which we could find out the unknown concentration of a solution of methylene blue, it was found as a theoretical basis using the Beer-Lambert law. In the experimental phase was dispose a spectrophotometer spectrophotometer brand thermo scientific genesys 20 which showed that the test solution had higher absorbance (0.423) at a wavelength (λ  ( λ ) 660nm, therefore absorbance seven solutions was with of concentrations since 1.3 to 20ppm andthe wavelength andofthis is comparison with compared the absorbance the test solution described above, determining the unknown concentration was 3.65 ppm.

Keywords: Concentration, wavelength, absorbance

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1.  INTRODUCCIÓN La colorimetría es un método muy mu y usado a nivel industrial y en la parte de análisis de laboratorios  bioquímicos, esto debido a la información cuantitativa y cualitativa que esta puede ofrecer. Se  basa en la intensidad del color de las soluciones, que es una propiedad de las mismas. El método de la colorimetría tiene como objetivo determinar la concentración del analito en la solución estudiada, para este fin el colorímetro pasa un haz de luz monocromática, a través de la muestra, a mayor intensidad de color, la absorbancia será mayor, esto debido a que se relaciona mayor intensidad de color, con mayor con concentración, así pues a mayor intensidad de color, mayor será la cantidad de luz absorbida por la solución. Sin embargo, para un resultado apropiado, este método requiere de la realización de dos curvas, la curva espectral, que determina longitud de onda más apropiada para el experimento, y la curva de calibración, la cual va a  permitir finalmente determinar la concentración aproximada del analito presente en la solución. Este método tiene como base teórica la ley de Beer-Lambert, la cual se expresa a continuación:

  =    (1)   Donde A es la absorbancia, ɛ la absortividad molar, C la concentración de la muestra y b el camino

óptico.

Para poder desarrollar este método solo se puede emplear soluciones de baja concentración, si se utilizan soluciones con alta concentración es necesario diluirlas o de lo contrario el haz de luz quedará totalmente retenido en la solución. [2]

2.  PARTE EXPERIMENTAL Para el desarrollo de esta práctica se partió de una disolución problema de azul de metileno con concentración desconocida y una solución “stock” con concentración de 20 ppm.  ppm.  

2.1. Determinación curva espectral disolución problema Se realizó una gráfica que exhibió la variabilidad de la absorbancia de una disolución de azul de metileno con concentración desconocida a diferentes longitudes de onda (entre 300 hasta 700 nm); para ello se empleó un espectrofotómetro marca Thermo scientific 20 con capacidad de una única celda de 1 cm de ancho la cual se llenó hasta ¾ partes con la sustancia problema; en  primera instancia se ajustó el “0 de absorbancia” con agua destilada (el solvente menos el analito) y luego se procedió a registrar las medidas reportadas por el dispositivo.

2.2. Preparación de soluciones estándar para la curva de calibración 2

 

Para la preparación de las soluciones a diferentes concentraciones, utilizadas para la curva de calibración se hizo uso de la siguiente ecuación:

  =    (2) [1] [1]   Donde Vi era el volumen inicial de la alícuota, Ci, la concentración inicial, y Vf , el volumen final de la dilución y Cf  la  la concentración deseada. Haciendo uso de la ecuación (2), se realizaron cuatro diluciones seriadas, iniciando de una disolución con concentración de 20 ppm y utilizando un factor de dilución de ½, con ello se obtuvieron cuatro soluciones de 10 , 5, 1.5 y 1.3 ppm. Posteriormente se realizaron dos diluciones más: una con factor de dilución 4/5 iniciando de la solución con concentración de 20 ppm dando como resultado una solución de 16 ppm y finalmente se diluyó diluyó esta última con un factor de dilución de ½ . A continuación se determinó la absorbancia con el espectrofotómetro de cada sustancia a la longitud de onda a la que la disolución problema problema presentó mayor absorbancia (660nm). Con los datos registrados se desarrolló una gráfica que evidenció la relación entre absorbancia y concentración.

2.3. Determinación de la concentración de la muestra problema Se compararon las dos gráficas y se interpolo la absorbancia de la disolución problema en la curva espectral de las diluciones. Además se calculó matemáticamente empleando la ecuación de la recta y reemplazando la variable de absorbancia.

2.4

Determinación

absortividad 

Se calculó la absortividad del azul de metileno usando usando la ecuación de Beer- Lambert (ecuación 1) y reemplazando las variables obtenidas durante todo el proceso experimental.

3.  DISCUSIÓN DE RESULTADOS 3.1 Curva espectral disolución problema  .

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Figura 1. Curva espectral del método de colorimetría. La gráfica describe que la disolución problema absorbe mayor cantidad de luz con longitud de onda de 660nm, es decir absorbe luz roja (longitud de onda de los rojos: 605-750 nm [4]); esto además de reafirmar que la sustancia es azul (pues la sustancia transmite el color complementario del rojo: azul [4]), sugiere que sólo es posible relacionar la absorbancia con la concentración de una disolución de azul de metileno a esta longitud de onda, pues es allí donde el analito tiene mayor interacción con la luz. La naturaleza del compuesto no permite mayor interacción con las demás longitudes de onda y en consecuencia se descartaron para el siguiente procedimiento experimental.

3.2 Curva espectral diluciones 

Figura 2. Curva de calibración del método de colorimetría. 4

 

La gráfica describe que la línea de tendencia inicia por debajo del cero en el eje Y y no en el origen del plano cartesiano, esto quiere decir que: Como la variable Y (absorbancia) es dependiente de la variable X (concentración) el valor del intercepto de Y (b) es menor a cero  porque seguramente todas o alguna de las diluciones tuvo una concentración menor a la reportada lo que se justifica en la adición de más volumen de agua durante el proceso de dilución.

3.3 Determinación de la concentración   Se interpolo la absorbancia de la disolución problema en la figura 2. El punto describió una concentración de aproximadamente 3,60 ppm. Matemáticamente el cálculo dio como resultado: 3,65 ppm. Sin embargo la absorbancia que se registró por primera vez de la disolución problema a 660 nm fue de 0,423 y la que se registró durante la creación de la figura 2 fue de 0,408; este cambio se puede justificar en que el blanco de reactivos que se usó en alguno de los  procedimientos se contaminó y calibró el 0 de absorbancia diferente entre los procesos experimentales.

3.4 Determinación absortividad  El cálculo determinó que la absortividad del azul de metileno es: es: 3,6e^4 /cm* M. La literatura reporta que la absortividad es: 7,6e^4 [5]. Lo que quiere decir que el dato experimental tiene un  porcentaje de error del 52,6%

4.  CONCLUSIONES   Se determinó que la concentración aproximada de la muestra problema fue de 3.65 ppm.   ●  La disolución de azul de metileno con concentración de 3,65 ppm tienen una absorbancia

●

de 0,408 a una longitud de onda de 660 nm.   El coeficiente de absortividad es de 3,6e ^4 con un porcentaje de error del 52,6%  ● 

5.  BIBLIOGRAFÍA [1] Trujillo. C.A, Sánchez.J.E (2007). “Técnicas y medidas básicas en el laboratorio de química”. Universidad Nacional de Colombia. [2] Plummer, D. T. Introducción a la Bioquímica práctica, p. 94-97. [3] Hernández, L. y Gonzáles, Gonz áles, C. (2002). Introducción al análisis instrumental. , p. 46-47. 46 -47. [4] Christie.R.M. (2001) “La química del color”. MadridMadrid - España. Capítulo 1. [5] Recuperado de pagina web: http://omlc.org/spectra/mb/mb-water.html web: http://omlc.org/spectra/mb/mb-water.html

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