Investigacion Turbidimetria y Nefelometria

INSTITUTO TECNOLOGICO DE TIJUANA (ITT) Subdirección Académica Departamento de Ciencias Básicas CARRERA: INGENIERIA QUÍMICA

Análisis Instrumental No. Serie: 6IQ4

TEMA: Turbidimetria y Nefelometría Nombre del maestro: M.C. Marisela Martínez Quiroz Nombre del alumno: Ornelas Sánchez Rodrigo Yael Número de control: 10211366 Fecha de entrega: 13 de Febrero del 2012

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Introducción

Primeramente definiremos lo que se quiere exponer en este trabajo de investigación. Como se sabe se hablara acerca de la turbidimetria y de la nefelometría, a continuacion se darán una explicaciones breves en que consisten estas dos técnicas, donde posteriormente se expandirán estos conceptos. 

Turbidimetria :

suspensión

Mide la disminución de la luz transmitida a través de una de

partículas

utilizando

para

ello

un

espec es pec trof tr ofot otóm ómet etro ro (det (d et ect or en la mism mi smaa dire direcc cció iónn del del haz haz de luz, luz, se mide A o T). Se suele utilizar para soluciones concentradas (para que haya una buena disminución de la luz transmitida) ej. determinación de proteínas totales en suero, LCR u orina (haciendo que las proteínas precipiten con TCA o ácido sulfosalicílico). 1 La turbidimetría mide la reducción de la transmisión de luz debido a partículas de una suspensión y cuantifica la luz residual transmitida. 3 

Nefelometría :

Mide la luz dispersada en dirección distinta a la luz emitida

(generalmente con ángulos que oscilan entre 15 y 90º). Utiliza como instrumento el nefelómetro (en el que el detector se ubica con un ángulo que oscila entre 15 y 90º, por ejemplo a 90º. Se suele utilizar para concentraciones más diluidas). 1 De la nefelometría se obtienen mejores resultados, porque determina concentraciones de pocos ppm, con una precisión de 1 al 5%.2 Ambas técnicas se pueden emplear de manera masiva, por ejemplo en la determinación y control en el tratamiento de aguas potables, así como en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Analisis Instrumental

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Diferencia con la turbidimetría, consiste en la dispersión de luz, si es extensa, es apropiado aplicar la turbidimetría, en cambio si es mínima es apropiada la nefelometría. La nefelometría se basa en la medición de radiación dispersa, en cambio la turbidimetría en la medición de la intensidad de un haz disminuido. 2 Turbidimetria

Bien, ahora iniciaremos con la turbidimetria de manera más concreta. Es la medida del grado de turbiedad de una suspensión y se puede conocer, debido a un sistema óptico llamado espectrofometro, que este mide las variaciones de un rayo luminoso, dichas variaciones son provocadas por la absorbencia. 5 La turbidimetría mide la absorbancia, que en soluciones diluidas, esta presenta una relación proporcional al peso seco, donde no importa el tamaño de la partícula u organismo. 3 Se emplea generalmente en microbiología, cuya finalidad es cuantificar a la población bacteriana que se tiene en estudio, esto se hace por medio de la determinación de la biomasa de una muestra, la difusión de la luz por las bacterias del medio se descuida. Por esta razón, se le considera esta medida como una medida de absorbencia. Posteriormente se descuida la intensidad de la luz reflexionada y difundida, aquí podemos decir que la absorbencia es directamente proporcional a la masa bacteriana. Para determinar la concentración del analito, se aplica la siguiente relación: 

 

Donde T es la transmitancia, I t t  es la intensidad de la radiación de la fuente transmitida,

I o  o 

es la intensidad de la radiación de la fuente transmitida por un

blanco. Esta relación es similar a la proporcionada por la ley de Beer: Analisis Instrumental

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          C 

es la concentración es expresada en unidades de masa por unidad de

volumen y la concentración es de las partículas que dispersan la radiación, b  es la longitud del camino óptico y

k 

es la constante que está en función de diversos

factores como el tamaño, longitud de onda y otros mas.4 ¿Turbidimetro?

Las medidas turbidimetricas se pueden realizar con colorímetros o con espectrofotómetros comunes. Aunque se pueden obtener mediante instrumentos ópticos sencillos, como lo puede ser el turbidimetro 4, a continuación se presenta un diagrama de un turbidimetro de laboratorio de ángulo dual.

1. Lámpara VIS/NIR. 2. Modulo óptico primario con filtro especial. 3. Ventana de la cámara de muestras. muestras. 4. Cámara de muestras con placa giratoria y baño de agua. 5. Óptica de luz difusa frontal. 6. Fotodiodos de difusión frontal a 11 grados. grados. 7. Fotodiodo de haz directo. 8. Ópticas de difusión lateral. 9. Fotodiodos de difusión lateral a 90 grados. grados. Analisis Instrumental

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A continuación se presenta una ligera idea de cómo es su funcionamiento, este inicia con una botella o cubeta contenedora de la muestra a medir se colora en la cámara de medición (4), ( 4), rotada y luego muestreada 250 veces. La luz de una lámpara de tungsteno (1) se define y filtra de manera precisa por el módulo óptico primario (2), pasa a través de una ventana (2), y hacia la cámara de muestras (3), donde la luz se difumina por la turbidez y la opacidad fina en la muestra. La luz que se difumina de manera frontal se encuentra definida de manera precisa por la óptica de difusión frontal (5), (3) y es detectada por ocho fotodiodos de silicio herméticamente sellados a un ángulo de 11° (6). La luz que no se difumina es detectada por el fotodiodo de haz directo (7). La luz que se difumina de manera lateral se encuentra definida de manera precisa por la óptica de difusión lateral (8), y es detectada por el fotodiodo de difusión lateral (9) a un ángulo de 90°. Las fotocorrientes resultantes son muestreadas, amplificadas, convertidas, analizadas y registradas de manera precisa por el instrumento.6 Nefelometría

Es un método que se emplea en la medición de una radiación dispersa en un ángulo de 90 grados con respecto a la fuente. Para determinar la concentración del analito en este método, se aplica la siguiente relación:     

Donde tenemos que

Ks 

es una constante empírica del sistema,

intensidad de la fuente de radiación y

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C  es

Io 

es la

la concentración, pero en porcentaje.

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El valor de la constante esta en función de una curva de calibración, empleando una serie de patrones de concentración conocidos. 4 La nefelometría constituye un método más exacto para la medida de la opacidad, es la adición de luz en ángulos rectos con el haz incidente, permitiendo una mayor sensibilidad con concentraciones menores de partículas suspendidas. Se considera este método que es más complejo que el método de los tubos de Brown.7 La dispersión solo es afectada la dirección de la propagación, porque la intensidad de la radiación es la misma en cualquier dirección. La intensidad depende de: el número de partículas suspendidas, su tamaño, su forma, los índices refractivos de la partícula y del medio dispersante, y la longitud de onda de la radiación dispersada. La relación entre variables y es más factible un tratamiento teórico, pero debido a su complejidad raras veces se aplica a problemas analíticos específicos. 8 Este método es prácticamente empírico y solamente se toman en cuenta tres factores: 1. La concentración: Mayor sea el número de partículas, mayor es la dispersión. 2. Tamaño de la partícula: Factores como el pH, la velocidad y orden de la mezcla, concentración de los reactivos, duración del estado de reposo y la fuerza iónica. 3. Longitud de onda: Generalmente las muestras se iluminan con luz blanca, pero si están coloreadas, se debe escoger una porción del espectro electromagnético en la que la absorción del medio se reduzca al mínimo. 8

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¿Nefelómetro?

Un instrumento para medir partículas suspendidas en un líquido, es el nefelómetro. Algunos nefelómetros empleados en las pruebas de calidad de agua, se les llama generalmente turbidimetros. Un nefelómetro emplea una fotocelda puesta en un ángulo recto con respecto a la fuente de luz. Cuanta más luz sea reflejada en una determinada densidad de partículas depende de las propiedades de las partículas como su forma, color y reflectividad. Estableciendo una correlación de trabajo entre turbidez y sólidos suspendidos. En pocas palabras, un turbidimetricas nefelometrico siempre monitorea la luz reflejada por las partículas y no a la disminución a causa de la turbidez. 4 A continuación se presenta un esquema de como es un nefelómetro y como funciona. El nefelómetro muestra un dispositivo de iluminación (10) y un dispositivo detector (19). Por medio del dispositivo de iluminación (10) se ilumina una muestra a analizar que se encuentra en una cámara (16), siendo detectada la luz parasita procedente de la muestra por el dispositivo detector (19). Entre la cámara de muestras (16) y el dispositivo detector (19) se encuentra un elemento de ensombrecimiento central (17), que se ha dispuesto en un plano conjugado respecto a la fuente luminosa (11) del dispositivo de iluminación (10). El dispositivo detector (10) muestra además otro elemento de ensombrecimiento (20), que Analisis Instrumental

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se encuentra en un plano conjugado respecto al diafragma de apertura de salida (15) del dispositivo de iluminación (10). A través del elemento de ensombrecimiento central (17) se absorbe luz directa de la muestra a analizar, mientras que el otro elemento de ensombrecimiento (20) absorbe luz espuria que, sin atravesar la muestra, sale del diafragma de apertura de salida (15) del dispositivo de iluminación (10) e incide, pasando por la muestra, en el dispositivo de lentes de entrada (18) del dispositivo detector (19).9 ¿Qué podemos tomar en cuenta para seleccionar al mejor método?

La elección entre ambos métodos, esta en función de dos factores: 

La intensidad de la radiación que se transmite o que es dispersada con la intensidad de la radiación que procede de la fuente. Cuando se tiene una concentración de partículas que dispersan presentes en la solución es pequeña,

I t t 

sera similar a

I o  o.  

Por lo tanto lo ideal sera utilizar la

nefelometría, esto es, debido a que la muestra presenta un numero relativamente pequeño de partículas. Solo se puede aplicar la turbidimetria, cuando se tienen grandes concentraciones de partículas dispersantes en la solución.4



Tamaño de las partículas dispersantes. En la nefelometría, la intensidad de la radiación es dispersada a 90 o es mayor, si las partículas son lo bastante pequeñas como para que se aprecie una dispersión Rayleigh. Pero, si las partículas son grandes, grandes, entonces la intensidad intensidad de la dispersión dispersión disminuirá

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en esas condiciones. En la turbidimetria, la señal consiste en la variación de la radiación transmitida, por cuyo caso el tamaño no importa. 1 Aplicaciones

A pesar de que los términos turbidimetría y nefelometría suelen restringirse a aquellas aplicaciones en las que se mide la concentración de partículas en suspensión existen también otros tipos de aplicaciones basados en las medidas de dispersión de la luz. Entre ellas podemos citar la determinación de la forma y tamaño de las partículas así como la de los pesos, moleculares (especialmente en el caso de polímeros) 4, asi mismo en la determinación de los iones sulfato y para determinar concentraciones especificas, de colonias de bacterias y como la medición de proteínas empleando el método de la dispersión luminosa molecular.1 La nefelometría se ha empleado para el análisis y la identificación de fibronógeno, trombota, triglicéridos, complejos antígeno anticuerpo y otras sustancias.7 Por ejemplo para conocer el nivel de la inmunoglobulina en la sangre, se realiza un examen para buscar las proteínas pr oteínas IgM, IgG e IgA. I gA.10 Fuentes 1. http://es.scribd.com/doc/56689304/PRACTICA-1-NEFELOMETRIA 2. http://www.mitecnologico.com/iia/Main/TurbidimetriaYNefelometria 3. http://www.microinmuno.qb.fcen.uba.ar/SeminarioRecuento.htm 4. http://es.scribd.com/doc/54885577/Turbidimetria-y-Nefelometria 5. http://www.multilingualarchive.com/ma/frwiki/es/Turbidim%C3%A9trie 6. http://www.optek.com/es/Schematic_Dual_Lab_Turbidimeter.asp 7. http://foro.deoaxaca.mx/index.php?topic=7157.0

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10 | P á g i n a

8. http://es.wikipedia.org/wiki/Nefelometr%C3%ADa 9. http://patentados.com/invento/nefelometro.html 10. http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/003545.htm

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