Determinación Espectro Fotométrica de Hierro Total en Vino Blanco

 

QUI1105 / 2° semestre 2017  

Practico Nª 4  4 

DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA DE HIERRO TOTAL EN VINO BLANCO 

Escuela de Ciencias Ambientales Facultad de Recursos Naturales

Profesores | Luis Sanhueza / Angélica Ramírez

 

LABORATORIO Q UÍMICA UÍMICA ANALÍTICA 

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  RESULTADOS DE APRENDIZAJE:  

Maneja adecuadamente de los métodos de espectrofotométricos de análisis.   Conoce los aspectos más importantes de técnica espectrofotometría de absorción molecular.   Aplicar la ley de Lambert - Beer para construir una curva de ca calibración. libración.  

Conoce las aplicaciones de la curva de calibración para determinar cantidad de analito por extrapolación en la recta.

TRABAJO PREVIO  PREVIO  1.  calibración?  1.  ¿Qué es una curva de calibración?  2.   ¿Cuáles son los tipos de curvas de calibración que se pueden obtener? 2. obtener?   3.   Describa la función de cada uno de los reactivos que se usarán en este práctico. Escriba las 3. transformaciones químicas correspondientes por medio de ecuaciones de reacción reacción   4.   Haga un esquema que indique las etapas que realizará en este práctico. 4. práctico.   ASPECTOS TEÓRICOS RELACIONADOS Iones metálicos en vinos: Los iones metálicos que se encuentran en vinos pueden provenir tanto de la uva, como de la maquinaria que se utiliza, ya que el mosto (primera etapa de elaboración) y el vino atacan los metales. Un alto contenido de iones metálicos en el vino puede provocar enturbiamientos al formar estos compuestos insolubles afectando su color y/o su transparencia. Según la solubilidad, de los compuestos que forman, los iones metálicos pueden dividirse en tres categorías: 1 - fácilmente solubles, como los iones io nes Fe y Zn. 2 - difícilmente solubles, como los iones Cu, Al y Pb. 3 - prácticamente insoluble como los iones Sn, Ag, acero inoxidable, aleaciones de los iones cobre y zinc. El vino contiene unos 3 mg m g de hierro que está en dos formas: como hierro férrico y ferroso. Cuando el vino está en laen barrica contienecomo 2 miligramos ferroso y1A como férrico. Al la embotellar cambia losestados valores se sitúan 2 miligramos férricos ycomo 1 como ferroso. los seis meses relación entre losydos vuelve a ser 2 de ferroso y 1 de férrico; esto debido a que la levadura en la fermentación capta todo el oxígeno, y el medio adquiere características reductoras. reductoras. Si no se usa materiales de acero inoxidable, el hierro total de los vinos podría llegar a tener entre 10 ó 12 mg/L. Hoy se supone que el contenido de hierro proviene únicamente de la uva. Método espectrofotométrico: Se basa en la medida directa de la absorción de radiación electromagnética por parte de una muestra, cuantificable a través de la Absorbancia, y la correlación de esta variable con la concentración de la especie de interés en dicha muestra. Todo analito molecular tiene la capacidad de absorber ciertas longitudes de onda características de la radiación electromagnética. En este proceso, la radiación es transferida temporalmente a la molécula y, como consecuencia, disminuye la intensidad de la radiación. Dicha disminución, debida a la absorción

 

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  experimentada por el analito, puede ser cuantificada utilizando diversas magnitudes, siendo la Absorbancia, A, la más comúnmente utilizada en la espectrofotometría de UV-VIS. Dicha absorbancia se define por la expresión:   = 

0 

 

Donde A es la Absorbancia, P 0 la potencia del haz de radiación incidente y P la potencia de dicho haz tras atravesar la muestra. De acuerdo con la ley de Beer, la absorbancia está relacionada linealmente con la concentración de la especie absorbente, c, y con la longitud de la trayectoria de la l a radiación en el medio absorbente o camino óptico, b. Esto es:   = 

0  =    

Donde a es una constante de proporcionalidad llamada absortividad. Cuando la concentración c se expresa en moles por litro, y b en centímetros, la constante de proporcionalidad se denomina absortividad molar, y se designa por el símbolo , y, puesto que la absorbancia es una magnitud adimensional, tendrá unidades de L cm-1 mol-1. En este caso, la ley de Beer adquiere la forma:   =   b c

Espectros de absorción Un espectro de absorción es una representación gráfica de la absorbancia de un analito (o de otra magnitud equivalente) en función de la longitud de onda de la radiación, l, (o de otro parámetro relacionado con la energía de la radiación utilizada). El máximo de absorbancia obtenido en el espectro de absorción de un analito, nos dará la longitud de onda que proporciona la mayor sensibilidad posibl posible, e, y por tanto será la que se utilizará en el análisis espectrofotométrico espectrofotométrico de dicho analito. Todas las disoluciones que presentan color, absorben radiación electromagnética perteneciente al espectro visible, el cual puede dividirse en varias zonas según se muestra en la tabla: Long de onda (nm)  (nm)  380-435 435 -480 480 -490 490 -500 500 - 560 560 - 580 580 - 595 595 - 650 650 - 780

Color   Color Violeta Azul Azul - verdoso Verde - azulado Verde Verde - amarillo Rojo Anaranjado Rojo

Color complementario  complementario  Verde- amarillo amarillo anaranjado rojo Púrpura Violeta Azul Azul - verdoso Verde - azulado

 

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  Análisis Cuantitativo Para llevar a cabo el análisis cuantitativo de una especie mediante la espectroscopia de absorción molecular, es preciso realizar una etapa previa de calibración. En dicha etapa se mide la absorbancia de varias muestras de concentración conocida, las cuales son utilizadas para, mediante "comparación", calcular la concentración de una muestra problema tras medir su absorbancia. Para llevar a cabo la etapa de calibración, se representa la absorbancia de las muestras de concentración conocida (llamadas patrones) a la longitud de onda de máxima absorbancia, frente a la concentración de dichas muestras. De esta manera se obtiene la Curva de Calibración. Según la ley de Beer, el resultado obtenido será una línea recta, cuya expresión matemática puede ser obtenida mediante un tratamiento de ajuste estadístico por mínimos cuadrados. En este práctico se analizará contenido hierro en vinos blanco, mediante la reacción de Fe(II) con ofenantrolina para formar un ion complejo de color rojo-naranja de acuerdo con la siguiente ecuación:

Debido a que en la solución puede estar presente Fe3+ (que no forma complejo con la o-fenantrolina) y con el fin de tener resultados cuantitativos, todo el posible Fe(III) que este en el medio se reducirá a Fe2+, usando un reductor - clorhidrato de hidroxilamina- el que se agrega en exceso. 4 Fe3+ + 2 NH2OH·HCl  4 Fe2+ + N2O + 4 H3O+ M ATERIALES: REACTIVOS Y MATERIALES: Material volumétrico

Material apoyo apoyo  

7 Matraces aforo 50 ml

Varilla de (bagueta)

4 Buretas 50 ml

Pisceta

Reactivos vidrio HSO4(conc) Fe solido

Pipeta aforada 2, 4, 6, Nave de masada 8,10 ml

Sulfato ferroso amónico hexa-hidratado 2 X 10-4M

Equipos

Acetato sódico 0,1 M

propipeta

Balanza analítica

Clohidrato de de hidroxilamina hidroxilamina al 10%

Espectrofotómetro de barrido con celdas de cuarzo.

1,10 fenantrolina 2 x 10 -3 M

 

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  ACTIVIDADES EXPERIMENTALES. Precauciones: a.  Las celdas de medida son de cuarzo, este material es transparente a la radiación en la zona del UV a.  UV-Vis, -Vis, es relativamente resistente al rayado, pero muy frágil a golpes y caídas. Como el valor de un par de estas celdas es de alto costo, se recomienda tener cuidado en su uso. Por lo general se usan las celdas en par, ambos tipos de celdas deben manejarse con cuidado para evitar ralladuras sobre la superficie por donde pasa la luz. Si la celda está rallada, los rayos de luz que incidan en la zona se difractan y no pasan por la muestra, por lo que puede dar lecturas de absorbancia erróneas. Esto es especialmente especialmente crítico cuando cuando queremos determinar concentración en una muestra. Antes de tomar una lectura, debemos observar que la celda no tenga ralladuras ni esté sucia. Si se ven marcas de polvo u otro tipo de sucio la celda debe limpiarse con papel tisú (Kimwipes). Si la celda se manipula mucho, debemos sostenerla usando papel tisú para evitar pegarle los aceites que normalmente tenemos en las manos. No debemos usar ningún otro tipo de papel para limpiar las celdas, puesto que pueden soltar fibras que pudieran caer en la muestra o rallar la superficie. b.   Tenga cuidado que en el interior del espectrofotómetro se derrame solución, cuando la celda se coloca b. en el compartimiento de medida; esta zona es difícil de limpiar y por tanto se provocaría un daño al equipo.

Actividad Previa: a) a)   Realice los cálculos necesarios para preparar 100 ml de una disolución de sulfato ferroso amoniacal hexahidratado 2 x 10 -4 M. b) b)   Realice los cálculos necesarios para preparar 50 ml de una disolución de 1,10 fenantrolina 2 x 10 -3  M. c) c)   Realice los cálculos cálculos necesarios para preparar 25 ml de una disolución de ace acetato tato de sodio 0,1 M.

1:: Actividad N° 1 Obtención de la curva de calibración del complejo Fe(II)- 1,10-fenantrolina 1,10-fenantrolina   a) a)   En una serie de 5 matraces aforo de 25 ml, prepare las soluciones patrón, mezclando las soluciones según se indica en la siguientes tabla: Volumen de reactivos para la determinación de Hierro en vino vino   Matraz aforado de 25 ml Reactivo M-1 M-2 1 2 3 4 5 Fe(NH4)2(SO4)2 x 6 H2O, 2 x 10-4 M

1 ml

2 ml

3 ml

4 ml

5 ml

5 ml

5 ml

Clorhidrato de hidroxilamina

1 ml

1 ml

1 ml

1 ml

1 ml

1 ml

1 ml

Acetato de sodio

5 ml

5 ml

5 ml

5 ml

5 ml

5 ml

5 ml

1,10 fenantrolina

2,5 ml

2,5 ml

2,5 ml

2,5 ml

2,5 ml

2,5 ml

2,5 ml

 

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  a) a)   Aforar con agua destilada y esperar 10 min a que se desarrolle el color, antes de medir absorbancia de cada solución a la longitud de onda máxima.

Actividad N° 3: 3: Determinación de la [Fe] en muestras de vino: a)  En un matraz aforado de 25 ml tomar 5 ml de vino blanco y adicionar iguales cantidades a las usadas para preparar las soluciones patrón de las soluciones de hidroxilamina, acetato de sodio y 1, 10 fenantrolina. Aforar con agua destilada y esperar 10 min a que se desarrolle el color, color, antes de medir absorbancia.

RESULTADOS Práctico N°4 Estudiante: _____________________________________________________ 1.

Obtención de la Recta de calibrado Matraz Nº

ml de solución de sulfato de Fe(II)

1

1 2

2

2.

3

3

4

4

5

5

Medida de las Muestras

Muestra Nº 1 2

A ( max)

ppm de Fe(II)

A ( max)

 

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  VIII.   VIII.

TRATAMIENTO DE DATOS.

1.   Construir la recta de calibrado, representando en el eje de abscisa las concentraciones en ppm de las 1. disoluciones patrón y en el eje de de ordenadas los correspondientes correspondientes valores de absorbancia. Sigue la ley de Lambert y Beer?  Beer?  2.   Interpolar en la recta de calibrado los valores de la absorbancia encontrados para las muestras 2. problema y deducir el valor de la concentración de las mismas. mismas.   3.  Expresar en ppm el contenido en hierro de las muestras analizadas. analizadas.   4.   Compare sus resultados con las de otros grupos de su laboratorio. Se obtiene la misma contante para 4. el grupo en general. 5.  5.  La determinación de hierro en vinos es posible de obtener haciendo una titulación espectrofotométrica. Averigüe como realizaría esta determinación y discuta las ventajas comparativas.

cuarzo  Celdas de cuarzo 

Espectro de absorción y max 

Espectrofotometro DR-5000