Seminario 3 UVVis

Serie de problemas 3. Espectroscopía Ultravioleta-Visible (UV-VIS).

Problema 1.

a) Indique en el espectro de la radiación electromagnética la zona correspondiente al UV-VIS.

b) ¿Cómo se origina el fenómeno de absorción UV-VIS?

c) Indique los tipos de transiciones electrónicas involucradas en la absorción correspondiente al UV-VIS. Dé un ejemplo de cada una de ellas.

Problema 2.

a) Defina el concepto de transmitancia. b) Defina el concepto de absorbancia. c) Complete la siguiente tabla:

P/P0 %T A

1 0,1 0,01

d) Enuncie la ley de Lambert-Beer.

e) Defina la absortividad molar. ¿De qué parámetros depende?

Problema 3.

a) ¿Qué se grafica en un espectro UV-VIS?

b) ¿Porqué los espectros de absorción de moléculas son bandas y no son líneas angostas?

c) ¿A qué se denomina cromóforo? Ejemplifique d) ¿Qué es un auxócromo?

e) Cómo se define y porqué se produce el efecto batocrómico e hipsocrómico.

Problema 4.

Indique si por espectroscopía UV puede distinguirse entre los siguientes pares de compuestos. Justifique en base a las transiciones electrónicas involucradas.

a) CH3CH2CH3 CH3C(=O)CH3 b)

CH O

c)

d)

e)

f)

Problema 5.

Explicar las diferencias en las longitudes de onda máxima correspondientes a la banda E de los compuestos indicados en la tabla.

Compuesto λ máx. ε

benceno 200 8.000

anilina 230 8.600

nitrobenceno 268,5 7.800 p-nitroanilina 381 13.500

Problema 6.

a) Esquematice el funcionamiento de un espectrofotómetro con monocromador. b) Esquematice el funcionamiento de un espectrofotómetro UV-VIS por arreglo de diodos.

c) Comente las diferencias entre ambos.

Problema 7.

Un compuesto de peso molecular 100 tiene un ε= 105 _{¿cuántos gramos del compuesto}

se disolverían en exactamente 1 L de solución para que luego de una dilución de 200 veces, la solución resultante tenga una absorbancia de 0,500 en una celda de 1,00 cm de paso.

N NH

NH2 NH3Cl

OH ONa

NO2 NO2

Problema 8.

¿Cuál será el peso molecular de un compuesto si tiene un coeficiente de extinción molar de 8,50 L/mol.cm y si una solución de 0,065 g en 50 mL tiene una transmitancia porcentual de 17 con un camino óptico de 1,00 cm?

Problema 9.

Un compuesto con peso molecular 292,16 se disuelve en un matraz de 5,0 mL. Una alícuota de 1,00 mL de esta solución se coloca en un matraz de 10,0 mL y se diluye hasta el aforo. La absorbancia medida en una celda de 1,00 cm de paso a 340 nm es de 0,427 Considerando que ε 340 _{= 6130M}-1_cm-1_:

a) Calcule la concentración del compuesto en la celda.

b) ¿Cuál es la concentración del compuesto en el matraz de 5,0 mL?

c) ¿Cuántos mg del compuesto se utilizaron para preparar la solución de 5,00 mL?

Problema 10.

El Pd(II) y el Au(III) se pueden analizar simultáneamente mediante la reacción de complejación con metriomepracina (C19H24N2S2). La absorción máxima para el complejo

de Pd se produce a 480 nm, mientras que la del complejo con Au es a 635 nm. Los datos de absortividad molar a estas longitudes de onda son:

Complejo Absortividad molar M-1_.cm-1

480 nm 635 nm

Con Pd (II) 3,55 x 103 _{5,65 x 10}2

Con Au(III) 2,96 x 103 _{1,45 x 10}4

Una muestra de 25 mL se trató con exceso de metiomepracina y a continuación se diluyó hasta 50,0 mL. Calcular las concentraciones de Pd(II) y Au(III) en la muestra si la solución diluida tiene una absorbancia de 0,533 a 480 nm y 0,560 a 635 nm cuando se mide en una cubeta de 1 cm de paso.

Problema 11.

Se tiene una muestra de una bebida gaseosa cola y se quiere determinar el contenido de cafeína y 1,4-benzoquinona utilizada como colorante. Dados los espectros UV-VIS de cada una de estas sustancias:

a) ¿Será posible determinar cafeína en presencia de 1,4-benzoquinona mediante una única medición UV-VIS? Si es posible, discuta a qué longitud de onda.

Proponga un método sencillo para separa cafeína de 1,4-benzoquinona y entonces poder determinar la primera espectrofotométricamente mediante una única medición.

Problema 12.

Se quiere determinar espectrofotométricamente ácido benzoico en una solución de ciclohexeno para lo cual se registran ambos espectros.

Problema 13.

Se quiere hacer una determinación cuantitativa por espectrofotometría UV-VIS de los siguientes compuestos:

i) Anilina

ii) Nitrobenceno iii) Benzoato de metilo iv) Acido p-hidroxibenzoico.

Con los datos de las tablas de UV-VIS y de la tabla de solvente que se indica a continuación:

Solvente Longitud de onda mínima de uso/nm*

Acetonitrilo 190

Agua 191

Ciclohexano 195

Hexano 195

Metanol 201

Etanol 204

Éter etílico 215

CH2Cl2 220

CHCl3 237

a) Indique las longitudes de onda a las cuales determinaría cada sustancia. b) Elija el solvente adecuado para realizar dicho experimento.

Problema 14.

Utilizando los criterios que se indican a continuación:

 Si el espectro de un determinado compuesto exhibe una banda de absorción de muy baja intensidad (ε =10-100) en la zona de 270-350 nm y no presenta ninguna otra absorción por encima de 200 nm, el compuesto contiene un cromóforo simple sin conjugación, con pares electrónicos libres. La banda débil se debe a transiciones

n-*.

 Si el espectro de un determinado compuesto exhibe muchas bandas, alguna de las cuales aparecen incluso en la zona del visible, es posible que el compuesto tenga una cadena carbonada conjugada o cromóforos aromáticos. Si el compuesto es coloreado, debe haber al menos varios cromóforos y en general una alta conjugación.

Indique cuál de estos espectros corresponde al tolueno, azobenceno y la ciclohexanona

Espectro c)

Problema 15.

La absorbancia medida a 540 nm da 0,080. La recta de calibración usando patrones de KNO3 en el rango de 0,05 a 1 mg/L de N es la siguiente:

A = 0,480 C + 0,012 C = concentración de N en mg/L, b = 1 cm

1) ¿Cuál es el contenido de N en la muestra de suelo? Expresarlo en ppm y % p/p. 2) Otra muestra de suelo tratada de igual modo da una absorbancia de 0,62 ¿Cuál será el contenido de N en esta muestra? ¿Qué debe hacerse para obtener una medida más confiable, utilizando la misma curva de calibración?

Problema 16.

El amoníaco se puede determinar espectrofotométricamente por reacción con fenol en presencia de hipoclorito (ClO-_{), produciendo un compuesto de color azul. Este método}

colorimétrico sirve para determinar la cantidad de nitrógeno presente en proteínas, si previamente las muestras son digeridas químicamente para convertir su nitrógeno en amoníaco.

El procedimiento para la determinación de una muestra es como sigue:

 La muestra de proteínas se digiere químicamente y se resuspende en un volumen final de 100,0 ml de agua destilada.

 Luego, 10,0 ml de la solución resultante se llevan a un matraz aforado de 50,0 ml y se tratan con 5 ml de solución de fenol y 2 ml de solución de hipoclorito de sodio.

 Al cabo de 30 minutos se mide la absorbancia de esta última solución en una cubeta de 1,0 cm.

Se analizan las siguientes soluciones:

a) Un blanco de reacción cuya absorbancia final es de 0,153.

b) Una muestra problema que contiene 4,37 mg de proteína cuya absorbancia es de 0,597.

c) Una muestra patrón de NH4Cl que contiene 0,005 g/L de N, cuya absorbancia es de

0,780

1) Calcular la cantidad de N en la muestra de proteína. Expresarla como % p/p y ppm. 2) Si se parte de una solución madre de NH4Cl 1,78 x 10-3 M

a) ¿Cuántos gr de NH4Cl (PM: 53,49) hay en el matraz de 50 ml?

b) ¿Cuántos gr de sal se necesitan pesar para preparar 250 ml de la solución madre? c) ¿Qué dilución de la solución madre se realiza para tener 0,005 g/L de N en el matraz