guia n 1

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE FACULTAD DE QUÍMICA Análisis Instrumental. QIM-111 Guía de ejercicios No 1 (marzo de 2011) 1.

(Curva de calibrado normal) Se realiza la determinación de Cd en una muestra de agua de mar. Para ello se prepara 4 estándares de Cd(II) y se mide la señal (Absorbancia) obteniéndose estos resultados: 4,0 6,0 8,0 Cd2+(µg/L) 2,0 0,012 0,025 0,038 0,052 Señal (A) a) Calcule la pendiente y el intercepto de la curva de calibrado. b) Calcule la desviación estándar de la curva de calibrado c) Determine el límite de detección de la técnica d) Determine la concentración de la muestra cuya señal es 0,030 (Absorbancia) R: 6,65x10-3; -1,25x10-3; 5,2x10-4; 0,2; 4,7.

2.

(Método de la adición de estándar con 2 medidas) Se mide la señal de una muestra y se obtiene un valor de 0,018. Posteriormente se mezcla 10,0 mL de muestra con 20,0 mL de estándar de Hg(II) de µg/mL y se obtiene una señal de 0,024. Calcule la concentración de la muestra. R: 0,7 µg/mL

3.

(Curva de calibrado método de la adición de estándar). Se agrega 2,0 mL de muestra que contiene As(III) a 4 matraces de aforo de 50,0 mL. Posteriormente se adiciona: 0; 1,0; 2,0 y 3,0 mL de disolución estándar de 10,00 µg/mL a cada matraz obteniendo las siguientes señales (Absorbancia): 0,08; 0,13; 0,20 y 0,27. Calcule la concentración de la muestra original. R: 5,75 µg/mL

4.

En un experimento para determinar la masa promedio de los centavos en USA se registraron las siguientes masas (g): 3,067; 3,049; 3,039; 2,514; 3,048; 3,079; 3,094; 3,109; 3,102. Indique si el valor 2,514 g es un dato anómalo cuando se requiere un 95 % de confianza. Qexp = [(valor dudoso – valor más cercano)/(valor mayor – valor menor)] R: Qexp>Qcrit el valor se rechaza.

5.

Se realizó una determinación de plomo en una harina de pescado contaminada. Para ello se pesó 5,000 gramos de muestra. Se realizó un ataque ácido-peróxido y se llevó a sequedad. Luego se aforó a 10,0 mL y se midió la Absorbancia obteniéndose un valor de 0,012. Previamente se midió la Absorbancia de 4 estándares de Pb. Los resultados son: 0,011 0,025 0,042 0,084 Pb(µ µg/L) 0,001 0,005 0,009 0,020 Absorb a) Calcule la pendiente (b), el intercepto (a) y el coeficiente de regresión (r) de la curva de calibrado. b) Calcule la concentración de la muestra (Xo), la desviación de la curva de calibrado (Sy/x) y el límite de detección (XLD). R: 0,2584; -0,0017; 0,9998; 0,106 µg/kg; 2,3x10-4; 2,67x10-3µg/L = 2,67 ng/L

6.

Una muestra de 50,0 mL que contiene Ni da una señal de 11,5 (unidades arbitrarias). Una segunda alícuota de 50,0 mL de la muestra se enriquece con 1,0 mL de una disolución patrón que contiene 10,0 ppm de Ni y proporciona una señal de 23,1. ¿Cuál será la concentración de Ni en la muestra original? R: 0,2 mg/L

7.

Se determinó Hg en una muestra biológica. Se analizó 5,0 mL de muestra y a continuación se agregaron cantidades sucesivas de 0,10 mL de un patrón que contenía 600,0 ppb de Hg, midiéndose después de cada adición. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Volumen añadido (mL) 0,00 0,10 0,20 0,30 0,119 0,231 0,339 0,442 Señal (UA) Determine la concentración de Hg en la muestra. R: 12,5 µg/L (ppb)

8.

Se realiza la determinación colorimétrica de fósforo en orina. Para ello se agrega Mo(VI) y se reduce el complejo fosfomolibdico. Con los estándares se obtienen las siguientes señales: 1,00 2,00 3,00 4,00 P (ppm) 0,205 0,410 0,615 0,820 Absorbancia a) Calcule b, a y r. b) Calcule el límite de detección y límite de cuantificación del método. c) Si la señal de la muestra es 0,625. Calcule la concentración de la muestra. R: 0,205; 0; 1,000; 0; 3,0 mg/L

9.

Se desea determinar la concentración de Pb en una muestra de orina de un niño expuesto a contaminación. Para ello se preparan soluciones estándares de Pb(II) y se mide la corriente: 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 Pb2+(nM) 5,0 9,0 12,6 17,3 Señal (UA) 2,1 a) Calcule el coeficiente de correlación (r ), la pendiente (b) y el intercepto (a) de la curva de calibrado. b) Calcule la desviación de la curva de calibrado. Calcule la concentración de la muestra. Si la señal de ésta es 3,0 µA. c) R: 0,9986; 2,025; -1,25; 0,342; 1,1 nM.

10.

Se realizó una determinación de plomo en una harina de pescado contaminada. Para ello se pesó 5,000 gramos de muestra. Se realizó un ataque ácido-peróxido y se llevó a sequedad. Luego se aforó a 10,0 mL y se midió la Absorbancia obteniéndose un valor de 0.012. Determine: el coeficiente de correlación (R) de la curva de calibrado, el límite de detección del método y el % de plomo en la harina de pescado? 0,011 Pb2+(µg/L) Absorbancia 0,001 R: 1,06x10-8 %

0,025 0,005

0,042 0,009

0,084 0,020

11.

Se determina simultáneamente titanio y vanadio en un acero. Se pesa 1,0000 gramos de muestra, se disuelve y se afora a 50,0 mL. Esta disolución presenta una Absorbancia de 0,172 a 400 nm y 0,116 a 460 nm. Una disolución patrón de Ti que contiene 1 mg en 50,0 mL de disolución presenta una Absorbancia de 0,269 a 400 nm y de 0,134 a 460 nm. Una disolución patrón de vanadio que contiene 1 mg en 50,0 mL presenta una Absorbancia de 0,057 a 400 nm y 0,091 a 460 nm. ¿Cuál es el % de Ti y V en la muestra de acero? R: 0,048%; 0,054%

12.

Una solución que contiene 0,0150 gramos de ácido (HA) fue titulado con solución de NaOH 0,050 N. Solo la especie A- absorbe. ¿Cuál es el PM del ácido? pH 0.0 0.5

Absorbancia 0.000 0.185

pH 2.5 3.0

Absorbancia 0.750 0.800

pH 5.0 5.5

Absorbancia 0.900 0.910

1.0 1.5 2.0 R: 120 g/mol

0.370 0.555 0.680

3.5 4.0 4.5

0.842 0.870 0.890

6.0 7.0

0.910 0.910

13.

Una mezcla contiene Cr y Mn. Se mide la Absorbancia y se obtiene un valor de 0,125 a 563 nm y de 0,08 a 410 nm. Una solución de KMnO4 4x10 -4 M presenta una Absorbancia de 0,500 a 563 y de 0,02 a 410 nm y una solución de K2Cr2O7 presenta una Absorbancia de 0,0 a 563 nm y de 0,140 a 410 nm. Calcule los mg/L de Cr y Mn en la muestra. R: 22,26mg/L; 5,49 mg/L

14.

Se quiere analizar el contenido de sulfato ferroso en un jarabe. Se mide 10,0 ml de éste y se afora a 250,0 mL. Luego se mide 100,0 mL y se lleva a 1,0 litro (solución diluida). Se succiona en el aparato de Absorción Atómica obteniendo una Absorbancia de 0,2489. Luego se mezcla 10,0 mL de esta solución diluida con 20,0 mL de una solución estándar de Fe de 2,5 ppm y se obtiene una Absorbancia de 0,3085. Calcule los miligramos de FeSO4 por mL de jarabe. R: 450 mg/mL

15.

En soluciones acuosas neutras, se observa que a 211 nm el log ∈ para el fenol es 4,12. ¿Qué intervalo de concentraciones de fenol puede determinarse espectrofotométricamente, si los valores de Absorbancia, en una cubeta de 2,00 cm, deben limitarse al intervalo de 0,100 a 1,50? R: 3,79x10-6 – 5,69x10-5 mol/L

16.

Dibuje la curva de titulación de dos iones metálicos A y B con un Ligando L si sabe que, a la longitud de onda de trabajo: Coeficiente de Extinción Molar de BL = 0 Coeficiente de Extinción Molar de AL = 1234 M-1 cm-1. Coeficiente de Extinción Molar de L = 0 Constante de Equilibrio AL = 106. Constante de Equilibrio BL = 1015. R: →

17.

Un indicador ácido-base tiene una forma ácida que absorbe a 450 nm con un coeficiente de extinción molar de 350 L/mol cm. La forma básica presenta un máximo de absorción a 650 nm con un coeficiente de extinción molar de 110 L/mol cm. Además la forma ácida no absorbe a 650 nm y la básica no absorbe a 450 nm. Se agregó una pequeña cantidad de indicador a una solución acuosa y se observó que los valores de Absorbancia eran 0,120 a 450 nm y 0,260 a 650 nm en una celda de 1,0 cm. Si el indicador tiene un pKa de 4,10, calcule el pH de la solución acuosa. R: pH = 4,94

18.

Se quiere determinar el contenido de Cobalto y Cromo en una muestra de mineral. Para ello se pesan 4,7893 gramos de muestra, se disuelve en ácido y se afora a 100,0 mL. Luego se mide una alícuota de 20,0 mL y se afora a 50,0 mL. De esta última solución diluida se mide una alícuota de 25,0 mL y se afora a 50,0 mL. A la última solución se mide la Absorbancia obteniéndose un valor de 0,178 a 510 nm y 0,298 a 575 nm. Una solución de Co(II) 0,0370 M presenta absorbancias de 0,200 a 510 nm y 0,025 a 575 nm mientras que una solución de Cr(III) 0,0080 M presenta absorbancias de 0,040 a 510 nm y 0,120 a 575 nm. ¿Cuál es el % de Co y Cr en el mineral? R: 9,35 %Co; 10,42 %Cr

19.

En soluciones acuosas neutras, se observa que a 211 nm el log ∈ para el fenol es 4,12. ¿Qué intervalo de concentraciones de fenol puede determinarse espectrofotométricamente, si los valores de Absorbancia, en una cubeta de 2,00 cm, deben limitarse al intervalo de 0,100 a 1,50? R: 3,79x10-6 – 5,69x10-5 mol/L

20.

Una solución 2,83 x10-4 M de permanganato de potasio, a 520 nm tiene una Absorbancia de 0,510 cuando se mide en una cubeta de 0,982 cm. Calcular. a) El coeficiente de Extinción Molar (ε) de KMnO4 a esta longitud de onda. b) La absortividad cuando la concentración se expresa en ppm. c) La concentración molar de permanganato de una solución que a 520 nm tiene una absorbancia de 0,747 cuando se mide en una cubeta de 1,50 cm. d) La trasmitancia de la solución del apartado (c). e) La absorbancia de una solución cuya transmitancia es el doble de la correspondiente a la solución del apartado (c) R: 1835 L/mol cm; 43,9 mg/L; 2,71x10-4 mol/L; 0,179; 0,446.

21.

Se quiere determinar la concentración de una muestra de cobre utilizando el método de la adición de estándar. De una solución patrón de cobre de 1000,0 ppm (mg/L) se miden los siguientes volúmenes (ver tabla) y se afora a 100,0 mL. Calcule la concentración de cobre. mL cobre patrón 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8

22.

23.

mL muestra 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

Absorbancia 0,015 0,033 0,050 0,066 0,079

R: 1000,0 mg/L Se determina Pb por Absorción Atómica. Para ello se pesa 1,8430 gramos de muestra, se disuelve y se afora a 500,0 ml. De esta solución se mide 25,0 mL y se afora a 250,0 mL. De ésta última solución diluida se mide 10,0 mL y se afora a 100,0 mL. Esta solución presenta una Absorbancia de 0,045. Por otra parte, se mezcla 10,0 mL de la solución diluida con 20,0 mL de patrón de plomo de 0,50 ppm (miligramos por litro de disolución) y se diluye a 100,0 mL. Esta solución presenta una Absorbancia de 0,098. ¿Cuál es el % de Pb en la muestra? R: 0,23 % Se quiere determinar el contenido de cobre en una muestra de agua potable. Para ello se mide 200,0 mL de muestra, se realiza ataque con ácido y se lleva a sequedad. Al residuo se agrega 10 mL de HNO3 3M y luego de disolver se afora a 25,0 mL. A esta solución se mide la Absorbancia y se obtiene un valor de 0,105. Posteriormente, se mezcla 10,0 mL de agua potable tratada con 20,0 mL de una solución patrón de Cu de 2,44 ppm y se obtiene una Absorbancia de 0,123. Calcule los mg/L de Cu en la muestra de agua potable. R: 0,24 mg/L