Estudio de algunos factores que afectan el establecimiento de un método espectrofotométrico

(1)

OBJETIVOS

Se

Seleleccccioionanar r tutubobos s cocomumunenes s de de lalaboboraratotoririo o papara ra ususararlolos s cocomo mo cucubebetatas s papara ra elel espectrofotómetro.

espectrofotómetro.

Manejar algunos de los parámetros que intervienen en el establecimiento de un método Manejar algunos de los parámetros que intervienen en el establecimiento de un método espectrofotométrico.

espectrofotométrico.

Establecer las condiciones óptimas de los parámetros probados para la aplicación del Establecer las condiciones óptimas de los parámetros probados para la aplicación del método.

método.

INTRODUCCIÓN

La espectrometría es un método químico que se utiliza para cuanticar la concentración de La espectrometría es un método químico que se utiliza para cuanticar la concentración de analitos utilizando la luz. ! los métodos que se au"ilian con la luz para llevar a cabo un análisis analitos utilizando la luz. ! los métodos que se au"ilian con la luz para llevar a cabo un análisis cuantitativo se le conoce como métodos espectrofotométricos# estos pueden tener una sub$ cuantitativo se le conoce como métodos espectrofotométricos# estos pueden tener una sub$ clas

clasicacicación depeión dependienndiendo de la longdo de la longitud de onditud de onda que utilia que utilicen para cen para el análiel análisis entrsis entre los máse los más conoc

conocidos idos estánestán% % especespectrotrometría metría de de absorabsorción ción visibvisible le &col&colorimeorimetría'tría'# # ultraultraviolevioleta ta e e infrainfrarrorrojo.jo. (ara considerar a un método espectrofotométrico como cuantitativo primero debe de cumplir (ara considerar a un método espectrofotométrico como cuantitativo primero debe de cumplir ciertas reglas como%

ciertas reglas como%

•

• El método seleccionado deber ser especíco para cuanticar un analito de nuestro interés.El método seleccionado deber ser especíco para cuanticar un analito de nuestro interés. •

• )ue el método esté libre de todas las interferencias posibles al momento de *acer la)ue el método esté libre de todas las interferencias posibles al momento de *acer la

determinación o en su defecto tratar de controlar lo más posible estas interferencias. determinación o en su defecto tratar de controlar lo más posible estas interferencias.

•

• +ebe de tener alta +ebe de tener alta precisión , alta e"actitud.precisión , alta e"actitud. •

• El método debe tener una alta sensibilidad , además el límite de detección debe deEl método debe tener una alta sensibilidad , además el límite de detección debe de

corresponder a una concentración baja. corresponder a una concentración baja. E"per

E"perimentaimentalmentlmente e para el para el estabestablecimlecimiento de iento de un un métodmétodo o especespectroftrofotoméotométricotrico# # despudespués és dede op

optimtimizaizar r las las concondicdicioniones es quíquímicmicas as del del sissistemtema a &p&p-# -# temtemperperaturatura# a# cocontrntrol ol de de intinterferfererententes#es# con

concencentratracióción n adeadecuacuada da de de rereactactivoivos# s# solsolventvente e aprapropiopiadado# o# proprotecteccióción n a a la la luz luz parpara a evievitartar reacciones fotoquímicas# etc.' que garanticen que se tiene la especie de interés en condiciones reacciones fotoquímicas# etc.' que garanticen que se tiene la especie de interés en condiciones adecuadas para la medida# se

adecuadas para la medida# se establecen los siguientes parámetros%establecen los siguientes parámetros% Lo

Longngititud ud de de ononda da ananalalítíticica# a# intinterervavalo lo ópóptitimo mo de de coconcncenentrtracacioionenes# s# cucurvrva a de de cacalilibrbracacióión#n# sensibilidad del método analítico , límite de

sensibilidad del método analítico , límite de detección.detección.

RESUL

RESULTADOS, CÁLCULOS

TADOS, CÁLCULOS Y PREGU

Y PREGUNTAS

NTAS

T

Tabla 1. Selección de tubos comunabla 1. Selección de tubos comunes para usarlos es para usarlos como celdas.como celdas.



 ExExplpliqique ue ququé é soson n lalas s susupeperfrfcicies es ópóptiticacas s eqequiuivavalelentntes es y y elel diámetro interno equivalente.

diámetro interno equivalente.

Tubo

No.

%T

400400

(NiSO

44



  //..00 / / //..11 2 2 ..33 0 0 //..44 4 4 //..44 1 1 //..22 5 5 //..44 6 6 //..44 3 3 //..00  77 // 22

(2)

La supercie óptica equivalente se reere a que las celdas presenten una supercie *omogénea# es decir que sean idénticas o similares en cualquier punto de éstas. !simismo deben tener igual grosor en toda la circunferencia del tubo.

El diámetro interno equivalente es análogo a la supercie óptica equivalente% el diámetro de los tubos deberá ser igual en cada tubo para que el paso de luz sea constante. Tabla 2. Curva de calibración de e!" _{por el método del #$}

%SC#.

(ara determinar la cantidad de ión férrico presente en cada tubo# se procede al siguiente cálculo%

41 g8mol $$$$$$$$$$$$$$$ M & litro'

9 $$$$$$$$$$$$$$$ 7.777/4 M & litro'

9 : 7.70 g8mol

(eso molecular ;e2<_{: 41 g8mol} =;e>l2? : 7.777/4 M

!*ora calculamos la cantidad de ;e2< por mililitro en el tubo no. / por ejemplo%

7.70 g8mol $$$$$$$$$$$ 777 mL

9 $$$$$$$$$$$ 7. mL &mL adicionados de ;e>l2'

9 : .0"7$1_{g : .0 @g entre los /7 mL de la mezcla de ;e>l}

2# -/7 , A-0S>A 9 : 7.75 @g8mL

Se realizan los mismos cálculos para cada tubo.

(ara calcular los valores de ! ajustada por regresión lineal# simplemente usamos la siguiente ecuación%

, : 7.43" < 7.773

Sustitu,endo en " los datos de ;e2<_{&@g8mL' de la tabla anterior. Ejemplo tubo /%} , : 7.43 &7.75' < 7.773 : 7.7/7

L1i- $ $-&&i) o &o)&)-!#&i) 1)i1# $-&-#b' (LDD.

Tubo

No.

*

+

(/1L

A

430

A #5u2-#$#

6o!

!/!2i)

'i)#'

7

6!8&-i&o

9

7

-!i&o  blanco 7 $ $ / 7.75 7.76 7.7/7 $7.77/ 2 7.54 7.7/3 7.725 $7.776 0 7.24 7.71/ 7.714 $7.772 4 7.5 7.1 7./7 $7.770 1 .74 7.62 7.51 7.775 5 /.04 7.233 7.233 7 6 2.64 7.127 7.1// 7.776 3 4./4 7.605 7.600 7.772 7 1.14 .75 .715 7.770  6.74 .277 ./37 7.77 / 3.04 .474 .42 $7.776 2 7.64 .5/1 .524 $7.773

(3)

(ara su cálculo# primero se obtiene la desviación estándar SD teniendo en cuenta que n : / ,a que éste fue el nmero de tubos usados. SD: 1.3"7$2

!*ora se usa la ecuación

, : ,

D

< 2S

D#en donde%

, : Medida de absorbancia producida por la concentración mínima detectable. ,D: Medida de absorbancia del blanco u ordenada al origen : 7.773

SD: +esviación estándar del blanco : 1.3"7$2

Entonces se obtiene que

, : ,

D

< 2S

D

: 7.773 < 2&

1.3"7$2' : 7.7/36

;inalmente se despeja a F"G de la ecuación de la recta de regresión lineal , el resultado obtenido será el límite de detección.

, : 7.43" < 7.773

b=¿0.0298−0.0091/0.1591=0.13

LDD=_x=_y−_a/ ¿

Tabla !. &atos para aplicar el 'étodo de (in)bom en la determinación de e !" _{por el método del} SC#*_.

Tubo

No.

*

+

(/1L

Lo/

:*

+

_;

A

430

%T

Ab2o!-#)&i

#

 blanco $ $ $ $ / 7.75 $.4 7.7/7 34.47 0.47 2 7.54 $7.51 7.725 3.62 6.5 0 7.24 $7.01 7.714 61.7 2.37 4 7.5 $7.4 7./7 54.61 /0.0 1 .74 7.7/ 7.51 11.16 22.2/ 5 /.04 7.23 7.233 23.37 17.7 6 2.64 7.43 7.1// /2.66 51./ 3 4./4 7.5/ 7.600 0.2/ 64.16 7 1.14 7.6/ .715 6.45 3.02  6.74 7.3 ./37 4.2 30.65 / 3.04 7.36 .42 2.75 31.32 2 7.64 .70 .524 .60 36.1

(4)

(ara obtener el porcentaje de error fotométrico es necesario calcular a la pendiente de la parte recta de la curva de Bingbom. (ara esto se escogen dos puntos sobre la recta# marcados con unas F9G en el gráco. !*ora interpolamos esos dos puntos *acia los ejes de !bsortancia , log =;e2<_?.

(unto  " : log =;e2<? : 7 , : !bsortancia : 2/ (unto / "/ : log =;e2<? : 7.54 ,/ : !bsortancia : 63

>onvertimos los log =;e2<_{? a concentración de ion férrico , las absortancias a absorbancias para} determinar los intervalos donde se presenta el error fotométrico mínimo%

":  # "/ : 4.1/ Hntervalo óptimo de concentraciones ,: 7.15 # ,/: 7.343 Hntervalo óptimo de absorbancias

m= y2− y1 x2−_x1= 89−32 0.75−0=76 76 ¿ ¿_×100=3.03

Tabla %. Estabilidad del color respecto al tiempo.

 7 /7 07 17 67 77 /7 07 7.0/ 7.00 7.01 7.06 7.4

Ti16o $ !6o2o (1i)

Ab2o!b#)&i#2 (430 )1

+Es estable el color,

Ao

 +Cuál es el tiempo óptimo para -acer las lecturas, Explique porqué.

!l min 7# ,a que es cuando la absorbancia obtenida se acerca más al centro de la curva de calibración# lugar donde se presenta el error fotométrico mínimo.

Ti16o

(1i)

A

430 7 7.41 27 7.44 17 7.031 37 7.064 /7 7.051

(5)

Tabla . E/ecto de la concentración de SC#* _{en la determinación de e}!"_.

Tubo No.

SCN

9

(/1L

*

+

(/1L

SCN

9

_

*

+

A

430  657.7 $ $ 7.701 / 65.7 0./ /7.5 7.16 2 /2/.7 0./ 44./0 7.243 0 657.7 0./ /75.0 7.410 4 /377.7 0./ 137.06 7.43 1 4677.7 0./ 267.34 7.571 5 6577.7 0./ /75.02 7.506 6 177.7 0./ /51.37 7.6 3 0477.7 0./ 204/.26 7.671

(ara la cantidad de ;e2<_{en todos los tubos%}

41 g8mol $$$$$$$$$$$$$$$ M & litro' (eso molecular ;e2<_{: 41 g8mol} 9 $$$$$$$$$$$$$$$ 7.777/4 M & litro' =;e>l2? : 7.777/4 M

9 : 7.70 g8mol

7.70 g8mol $$$$$$$$$$$ 777 mL

9 $$$$$$$$$$$ 2 mL &mL adicionados de ;e>l2' 9 : 0./"7$4_{g : 0/ @g entre 7 mL &totales' : 0./ @g8mL} (ara la cantidad de S>A$ _{en el tubo /%}

(6)

46 g8mol $$$$$$$$$$$$$$$ M & litro' (eso molecular S>A$_{: 46 g8mol} 9 $$$$$$$$$$$$$$$ 7.4 M & litro' =A-0S>A? : 7.4 M

9 : /3 g8mol

/3 g8mol $$$$$$$$$$$ 777 mL

9 $$$$$$$$$$$ 7.72 mL &mL adicionados de A-0S>A'

9 : 6.5"7$0_{g : 657 @g} entre 7 mL &totales' : 65 @g8mL

Tabla 0. E/ecto del p$.

 +&e qué manera inuye el p$ en el sistema colorido,

! p-Is ácidos se mantiene el sistema colorido. >onforme aumenta el valor de p-# el sistema pierde la capacidad de absorción de la radiación , se obtienen absorbancias mu, bajas.

 _{+Cuál es el p$ recomendado para que se e/ecte la}

reacción e!"_{y el SC#, p- : 2}

Tabla 3. E/ecto de al)unos aniones en la reacción e!"_{* SC#}*_.

A)i)

A

430

i)i&i#'

A

430

=)#'

;luoruro 7.605 7.201 J"alato 7.6/2 7.713 Kartrato 7.6 7.536 ;osfato 7.67 7.57

 +Cuál es el e/ecto de los di/erentes aniones sobre la reacción entre el ión /érrico y el tiocianato,

Tubo

No.

6>

A

430  Dlanco / 7 7.632 2  7.32 0 2 7.3/0 4 5 7.775 1 5 7.770

(7)

+isminu,en los valores de absorbancia. En orden creciente de interferencia se tienen a los aniones% o"alato# uoruro# fosfato , tartrato. Este ltimo presenta una interferencia mu, pequea.

 +4 qué se debe este e/ecto,

Los fosfatos# uoruros , o"alatos aun en pequeas cantidades intereren formando complejos estables con los iones férricos.

Tabla 5. Condiciones óptimas para la determinación de e!" _{con #$}

%SC#.

P#!81-!o

V#'o!

6-i1o

p- 2

Kiempo 7

>oncentración de S>A$ _{657 @g8mL} Límites de concentración con NEp

mínimo $4.1/ @g8mL

!niones que intereren &en orden creciente'

J"alato# uoruro# fosfato , tartrato

Límite de detección del método

&L++' 7.2

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

(ara la selección de tubos# se eligieron a aquéllos que presentaban características visualmente similares# como% mismo diámetro# mismo grosor , con boquilla gruesa , pronunciada. Kodas estas características nos facilitan las lecturas de porcentaje de transmitancia# ,a que si no fuera de esta manera# los valores nos variarían más del /N de diferencia establecida. +e igual manera# el paso de luz es constante o casi constante cuando se realiza una selección de tubos de la forma antes descrita.

El límite de detección# que se dene como aquella concentración que proporciona una seal instrumental signicativamente diferente de la seal del blanco# obtenido en este e"perimento fue de 7.2. E"iste una relación entre el L++ , la sensibilidad. La palabra sensibilidad se utiliza como sinónimo de límite de detección bajo# por lo que se puede decir que nuestro método espectrofotométrico es sensible gracias a que se obtuvo un límite de detección pequeo.

E"iste un valor de porcentaje de error fotométrico má"imo# el cual es del 4N. El NEp que obtuvimos fue del 2.72N por lo que nos encontramos dentro del intervalo permitido de error.

(8)

(ara un buen establecimiento de un método espectrofotométrico es necesario elegir inicialmente tubos con supercies ópticas equivalentes , diámetros similares# al igual que controlar variables como p-# tiempo# concentración de analitos , presencia de interferencias.

Las condiciones óptimas para el buen funcionamiento del método espectrofotométrico realizado son p-Is ácidos &de 7 a 2'# tiempo mínimo de reposo &menos del minuto'# concentración de S>A $ de 657 @g8mL , evitar la presencia de aniones como uoruros# o"alatos , fosfatos.

BIBLIOGRA*?A

 _{Korres >artas Sagrario# Oómez Denito >armen. FKécnicas instrumentales. Manual de}