Seminario absorciometria UV

APLICACIONES DE ANÁLISIS ESPECTROSCÓPICOS EN DIFERENTES REGIONES ESPECTRALES

CHEQUEO DE LA ESCALA DE LONGITUDES DE ONDA Filtro de Holmio Filtro de Didimio

APLICACIONES DE LA ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION EN LA REGIÓN ULTRAVIOLETA

Dra. C. Mardones / Dr. D. von Baer, Depto. A. Instrumental. Fac. Farmacia, U.de Concepción

ESPECTROSCOPÍA EN EL ULTRAVIOLETA ABSORCIÓN DE RADIACIÓN EN EL RANGO UV CERCANO (200-380 nm) s

H

Especies absorbentes

p

¨

0

C

s

H

n

¨

e de valencia se ubican en un lugar no localizado entre 2 átomos, denominado ORBITAL MOLECULAR •Orbital antienlazante (alta E): s* , p* •Orbital enlazante (baja E): s , p

s*

p* n

n

n

Antienlazante

p*

p*

p

Antienlazante

s*

s*

s

ENERGÍA

NIVELES DE ENERGÍA ELECTRÓNICA DE LAS MOLÉCULAS Transiciones electrónicas posibles cuando hay absorción de REM UV-VIS

No enlazante

p

Enlazante

s

Enlazante

e en estado fundamental

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TRANSICIÓN

REGIÓN DEL ESPECTRO

EJEMPLO

s

s*

UVV (alta E, l corta)

CH4 a 125 nm

n

s*

UVV, a veces UVC

Acetona a 190 nm

p

p*

UV

Aldehidos saturados a 180 nm

n

p*

UVC y VIS

Acetona a 277 nm

APLICACIONES UV-VIS: Moléculas que poseen: •dobles enlaces •grupos funcionales no saturados

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CROMÓFOROS: •Grupos funcionales no saturados responsables de la absorción de REM en la región UV-VIS •Poseen e de valencia fáciles de exitar (n y p) •Presentan absorción entre 160-700 nm •Son estos grupos y no la molécula completa los responsables de la absorción

Dra. C. Mardones / Dr. D. von Baer, Depto. A. Instrumental. Fac. Farmacia, U.de Concepción

Dra. C. Mardones / Dr. D. von Baer, Depto. A. Instrumental. Fac. Farmacia, U.de Concepción

CROMÓFOROS: • Grupos funcionales no saturados responsables de la absorción de REM en la región UV-VIS • Poseen e de valencia fáciles de exitar (n y p) • Presentan absorción entre 160-700 nm • Son estos grupos y no la molécula completa los responsables de la absorción

Estos valores son sólo de orientación porque las l máximas de absorción y su intensidad de absorción son fuertemente influenciadas por el solvente en el que se disuelven los analitos y por la presencia de otros grupos cromóforos conjugados o por presencia de otros grupos funcionales (grupos auxocromos).

Dra. C. Mardones / Dr. D. von Baer, Depto. A. Instrumental. Fac. Farmacia, U.de Concepción

CONJUGACIÓN DE GRUPOS CROMÓFOROS:  Presencia de 2 grupos cromóforos separados por un enlace simple  Su presencia produce un efecto en las propiedades espectrales de la molécula

l max

e max

Dieno no conjugado

H2C=CH-(CH2)-CH=CH2

185

20.000

Dieno conjugado

H2C=CH-CH=CH2

217

21.000

Dieno conjugado

H2C=CH-CH=CH-CH=CH2

250

43.000

SE OBSERVA: Desplazamiento de l max a ls mayores: EFECTO BATOCRÓMICO Aumento de intensidad de absorción (aumento de e max): EFECTO HIPERCRÓMICO

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AUXOCROMOS:  Grupos funcionales que no absorben REM en la región UV, pero tienen la propiedad de desplazar los máximos de absorción de los cromóforos hacia l mayores, aumentando tambien su intensidad de absorción (aumentando e max)  Poseen un par de electrones n capaces de interaccionar con electrones p

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EFECTO DEL SOLVENTE

Dra. C. Mardones / Dr. D. von Baer, Depto. A. Instrumental. Fac. Farmacia, U.de Concepción

SOLVENTES: Tienden a estabilizar los estados electrónicos no enlanzantes (n) y los antienlazantes p* Máximos asociados a transiciones n

p*

Desplazamiento a ls más corta EFECTO HIPSOCRÓMICO

Razones: •Mayor solvatación de electrones no enlazantes •Con solventes polares protonados (H20, etanol), donde el protón forma enlaces tipo Hidrógeno con los electrones no enlazantes Estabilización de orbitales no enlazante n

E

p*

p*

n n Solvente polar

Máximos asociados a transiciones n Máximos asociados a transiciones p

p* p*

Desplazamiento a ls más largas EFECTO BATOCRÓMICO (su efecto tiene una magnitud menor que el efecto hipsocrómico)

Estabilización de orbitales antienlazantes

E

p* p*

n n Solvente polar

ELECCIÓN DE SOLVENTE: Se debe considerar que: a) Solvente no debe o absorber radiación en el rango espectral de trabajo (tanto para aplicaciones cualitativas como cuantitativas) b) Que no interaccione con la sustancia a determinar c) Solventes polares tienden a borrar estructura vibracional de la molécula, por lo que los espectros se simplifican (bandas de absorción son anchas y poco definidas). d) Se debe tener en cuenta si existe un equilibrio dependiente de pH e) Se debe tener en cuenta efectos batocrómico, hipsocrómico de los solventes

Dra. C. Mardones / Dr. D. von Baer, Depto. A. Instrumental. Fac. Farmacia, U.de Concepción

EFECTO DEL SOLVENTE SOBRE EL ESPECTRO DE ABSORCIÓN DEL ACETALDEHIDO

Dra. C. Mardones / Dr. D. von Baer, Depto. A. Instrumental. Fac. Farmacia, U.de Concepción

1,2,4,5-TETRAZINA

VAPORES PUROS

DISUELTO EN HEXANO

DISUELTO EN AGUA

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ESPECTROS ULTRAVIOLETA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS REPRESENTATIVOS

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EFECTOS QUE MODIFICAN ESPECTROS DE ABSORCION UV EFECTO BATOCRÓMICO: es el desplazamiento de un pico de absorción hacia l mayores

EFECTO HIPSOCRÓMICO: es el desplazamiento de un pico de absorción hacia l más cortas EFECTO HIPERCRÓMICO: es el incremento de la intensidad de una banda de absorción (aumento de e max.) EFECTO HIPOCRÓMICO: disminución de la intensidad de una banda de absorción (disminución de e max)

Dra. C. Mardones / Dr. D. von Baer, Depto. A. Instrumental. Fac. Farmacia, U.de Concepción

APLICACIONES CUALITATIVAS Y CUANTITATIVAS EN LA REGIÓN UV

Análisis Cualitativo: La comparación empírica de los detalles de espectros obtenidos para compuestos puros con espectros de una sustancia desconocida permiten la identificación de dicha sustancia  La misma comparación puede ser utilizada como criterio de pureza de una sustancia También a través de la comparación de espectros se puede confirmar la existencia de una sustancia

Análisis cuantitativo:

 Elección de longitud de onda de trabajo: confección de espectrograma A vs l  Verificación si el sistema en estudio cumple la LLB: confección de curva de calibración A vs C  Aplicaciones cuantitativas: lectura de A de M.P Dra. C. Mardones / Dr. D. von Baer, Depto. A. Instrumental. Fac. Farmacia, U.de Concepción

SEMINARIO ABSORCIOMETRÍA UV 1.- APLICACIÓN DE ABSORCIOMETRÍA UV EN LA IDENTIFICACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE UNA MUESTRA PROBLEMA 2.- DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES A REALIZAR EN EL LABORATORIO

COMO ANALIZAR UN ESPECTRO DE LITERATURA

Espectrograma de atlas de espectro FENACETINA C = 5x10-5M Solventes: etanol, b=1 cm PM=179.2

e 250nm = 0.820/5x10-5M e 250nm = 16400 cm2/mmol a = 16400/179.2 a = 91.5 cm2/mg

e302nm = 7.2 cm2/mmol

Medidas absorciométricas a longitudes de onda extremas de un instrumento.

Espectrofotómetro UV/VIS

Espectrofotómetro VIS sencillo

ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO 1.- Identificación de una sustancia de acuerdo a su espectro de absorción molecular en la región UV a.- Prepararan diluciones 1+1 y 1+4 de la M.P de concentración conocida que se le entrega b.- Construir un espectrograma de la sustancia desconocida (Registro automático en Espectrofotómetro). c.- Con datos de A y concentración determinar a (absortividad cm2/mg) en max. y min. d.- Comparar dichos valores con datos teóricos (obtenerlos de los espectrogramas de atlas bibliográficos) e.- Informar la identidad de la sustancia de su muestra problema

PROBLEMA: Se desea determinar la identidad de una sustancia. Para ello se realizó un espectrograma de su muestra problema de concentración conocida y se comparó con espectros de literatura, observándose semejanza con: •Ácido acetilsalicílico •Ácido Nicotínico Espectro de absorción de M.P C=21.5 mg/L

A

207 240

265

l

Espectrograma de atlas de espectro ACIDO ACETILSALICÍLICO PM =180.2

210 240

272

Espectrograma de atlas de espectro ACIDO NICOTÍNICO (PM=123.1) Agua Etanol

207

237

262

ACTIVIDADES EN EL LABORATORIO 1.- Identificación de una sustancia de acuerdo a su espectro de absorción molecular en la región UV a.- Prepararan diluciones 1+1 y 1+4 de la M.P de concentración conocida que se le entrega b.- Construir un espectrograma de la sustancia desconocida (Registro automático en Espectrofotómetro Shimadzu UV1601). c.- Con datos de A y concentración determinar a (absortividad cm2/mg) en max. y min. d.- Comparar dichos valores con datos teóricos (obtenerlos de los espectrogramas de atlas bibliográficos) e.- Informar la identidad de la sustancia de su muestra problema PROBLEMA: Se desea determinar la identidad de una sustancia. Para ello se realizó un espectrograma de su muestra problema de concentración conocida y se comparó con espectros de literatura, observándose semejanza con: •Ácido acetilsalicílico •Ácido Nicotínico Espectro de absorción de M.P C=21.5 mg/L

A

0.989 a207nm = ….. cm2/mg

0.729

a240nm = ….. cm2/mg

0.362

a265nm = …… cm2/mg 207 240

265

l

Espectrograma de atlas de espectro ACIDO ACETILSALICÍLICO PM =180.2

logP0/Pl=210=1.110 C=1.32x10-4M b=1cm

logP0/Pl=240=0.791 C=2.63x10-4M b=1cm

logP0/Pl=272=0.186 C=2.63x10-4M b=1cm

210

261 272

e210 = …… cm2/mmol a210= ….. cm2/mg e240 = …… cm2/mmol a240 = …… cm2/mg

e272 = ……cm2/mmol a272 = ….. cm2/mg

Espectrograma de atlas de espectro ACIDO NICOTÍNICO (PM=123.1) Agua Etanol

a207nm = 54.4cm2/mg

a237nm = 12.3 cm2/mg

a262nm = 34.1cm2/mg

Tabla resumen de resultados

a (cm2/mg) Muestra Problema ….. (207nm)

a (cm2/mg) Ácido Acetilsalicílico …… (210nm)

a =(cm2/mg) Ácido Nicotínico 54.4 (207nm)

….. (240nm)

….. (240nm)

12.3 (237nm)

…… (265nm)

….. (272nm)

34.1 (262nm)

2.- Aplicaciones cuantitativas (está en la guía de trabajos). 2.a.- Seleccione la cubeta para su blanco (aquella que transmita más) y en caso necesario corrija las lecturas de A 2.b.- Construir curva de calibración (A=0.2-1.2) 2.c.- Determinar el límite de detección y cuantificación de su curva de calibración (ajustar 100 %T con blanco a la lT y después leer el blanco al menos 11 veces) 2.d.- Establecer los límites entre los cuales se cumple la LLB 2.e.- Determine la dilución necesaria para leer su muestra en el rango lineal de la curva de calibración y prepare 3 diluciones iguales, mídalas y determine su resultado y la precisión de éste expresada como RSD %.

Determine el límite de detección y de cuantificación de su método con los siguientes datos: Lecturas del blanco l=250nm A b=1cm 1 0.001 Ec. Recta y=17600x +0.002

y=17600x +0.002

LOD= Bco + 3sd LOD= ……. CLOD= …..

2

0

3

0.002

4

0.001

5

0.003

6

0.001

7

-0.001

8

0

9

0.003

Sd= 0.0013

Si todos los valores de lecturas de absorbancias les da 0, entonces calcule sB como el error estándar de la estima de su curva de calibrado (sy/x)

Determine la precisión de su resultados Determine la precisión de la concentración obtenida mediante la aplicación de su método cuantitativo: l=250nm Absorbancia de M.P b=1cm Ec. Recta y=17600x +0.002 1 0.254 1.44E-05 2

0.268

1.52E-05

3

0.231

1.31E-05

4

0.269

1.53E-05

C=Aprom/e C=0.256/17600 C= 1.45 e-5M

1.4 e-5 ± …..e-5 M RSD= s*100/promedio

sd=1.01e-6M

PROBLEMA 1 1.- Imagine que el ancho natural de banda (ANB) de la banda de máxima absorción de un espectro de interés, es de 20 nm y que ahora Ud. desea reproducir dicho espectrograma en un instrumento doble haz de registro automático, cuyo monocromador de red de difracción posee una ranura ajustable y una dispersión lineal recíproca constante de 8 nm/mm. Determine el ancho de ranura al que debe ajustar su instrumento para obtener un espectrograma fidedigno.

Dl = 20/10 = 2 nm

Dl = s x Dl/Ds s= 2/8 = 0.25mm

PROBLEMA 2 Usted encuentra un frasco rotulado como “XXX” puro, y necesita saber si corresponde a a-XXX o g-XXX. Para ello se pesan 0.0288 g del compuesto y se disuelven en un volumen final de 200 mL con metanol. De esta solución se toman 2.5 mL y se llevan a un volumen final de 25 mL y hace un espectrograma con dicha solución.

l (nm)

A Muestra

250

0.085

270

0.400

290

0.385

310

0.175

PROBLEMA 2 Usted encuentra un frasco rotulado como “a-XXX” puro, y necesita saber si corresponde a a-XXX o g-XXX. Para ello se pesan 0.0288 g del compuesto y se disuelven en un volumen final de 200 mL con metanol. De esta solución se toman 2.5 mL y se llevan a un volumen final de 25 mL y hace un espectrograma con dicha solución. (PM XXX =144) A parte de esto usted tiene un patrón de g-XXX de concentración 2.0x10-4 M, con el cual también realiza otro espectrograma con el mismo instrumento y condiciones que el de la muestra. Los datos de ambos espectros se presentan a continuación:

l (nm)

A Muestra

g-XXX

250

0.085

68

270

0.400

16

290

0.385

17

310

0.175

44

%T

a) Determine si su muestra corresponde a a-XXX o g-XXX b) A usted se le entrega una muestra sólida del compuesto identificado. Se toman 40 mg de la muestra y se disuelven en 100 mL. De aquí se toma una alícuota de 2 mL y se lleva a un volumen final de 25 mL, leyendo una A=0.800 a 270 nm. Calcule el % de pureza de la muestra.