Facultad de Ingeniería

Sede La Serena

Laboratorio de Química Analítica N°3

INTEGRANTE: Génesis Espinoza Lagos

Miguel Velazco Galvez

Profesor: Ricardo Zamarreño

Asignatura: Química Analítica

Fecha: 03/12/2015

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Contenido

Resumen .................................................................................................................................. 3

I. Introducción .................................................................................................................. 4

II. Marco teórico ................................................................................................................. 5

I.1. Reacción Química. ...................................................................................................... 5

I.2. Características de las reacciones químicas.................................................................... 6

I.3. Existen Leyes las cuales pueden afecta una reacción química. ....................................... 6

I.4. Titulación. .................................................................................................................. 7

I.5. Indicador.................................................................................................................... 7

Reacciones ácido-base. .............................................................................................. 8

Absorbancia. ............................................................................................................. 8

Transmitancia............................................................................................................ 9

Ley de Lambert-Beer.................................................................................................. 9

• Espectrofotometría..................................................................................................... 9

Materiales utilizados en laboratorio...................................................................................... 11

IV. Metodología ................................................................................................................. 12

V. Resultados .................................................................................................................... 14

VI. Discusión ..................................................................................................................... 17

VII. Conclusión .................................................................................................................. 18

VIII. Bibliografía .................................................................................................................. 19

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Resumen

El objetivo de la experiencia era básicamente comprender como funcionaban en la

práctica los conceptos enseñados en clases, tales como la absorbancia,

concentración de la solución, entre otros, así como también, observar su

comportamiento dentro de la experiencia.

Nuestra experiencia en el laboratorio se basó en saber cuál es la absorbancia de la

muestra, que fue concentrado de cobre Cu.

La metodología que llevamos a cabo para ejecutar el experimento fue tomar los

implementos necesarios para realizar la operación, para ello tomamos 1 gramo de

concentrado de cobre, y se dejo lixiviando en un vaso plástico por una semana.

Luego se procedió a filtrar la muestra y a diluirla con diferentes cantidades de agua

destilada.

El primer resultado que obtuvimos fueron los dados que nos dio el profesor, y con

esos antecedentes se pudo graficar, para así poder obtener una curva de

absorbancia, también se pudo calcular la pendiente y el .

Luego la muestra que obtuvimos nosotros, la llevamos al equipo de

espectrofotométrico y nos arrojo el resultado de la absorbancia de nuestra muestra.

Con este valor se pudo calcular la concentración de Cu, que se encontraba en la

solución final, y también se calculo él % de Cu en los 50 ml.

Principalmente, esta experiencia nos permitió concluir que la teoría que se aplica a

la práctica cuando hablamos de la espectrofotometría, así como también el

funcionamiento del espectrofotómetro como instrumento que nos permitió

establecer y conocer la absorbancia.

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I. Introducción

A través de la historia, la humanidad se ha esforzado por explicar distintos sucesos

de vida que en un principio se consideraban extraños, o bien, mágicos para algunos.

A raíz de esto, la humanidad ha inventado distintos métodos en base a hipótesis,

las cuales los han llevado a dar un paso más allá, dando a origen a los hoy

conocemos como ciencias, las cuales se basan en un foco de estudio nacido a partir

del planteamiento de hipótesis, proporcionando distintos tipos de métodos para su

determinación y la obtención de resultados.

Alguna de estas ciencias, son las ciencias químicas, que tienen como foco de

estudio el comportamiento y las interacciones que existen entre las moléculas que

componen un cuerpo, así como también su comportamiento al verse involucrado

con otro tipo de agente químico. A estas interacciones se les ha llamado reacciones

químicas.

Una reacción química consiste en el cambio de una o más sustancias en otras.

Ahora, las reacciones químicas se componen por los reactantes, los cuales al entrar

en interacción producto de una energía administrada en la reacción llevan a crear

los llamados productos, elementos resultantes de la transformación. Las reacciones

químicas pueden liberar o absorber energía dependiendo del proceso, obteniendo

las reacciones endotérmicas y exotérmicas, además, dependiendo del tipo de

reacción, se pueden dividir en reacciones irreversibles y las reversibles.

Dentro del estudio de la química analítica, que como su nombre lo dice se dedica al

análisis de sustancias, existen distintos tipos de estudios, dentro de estos se

encuentra la titulación.

La titulación sirve como método de determinación de volúmenes y concentraciones

desconocidas de distintas sustancias, otra forma de conocer éste método es por el

nombre de análisis volumétrico.

Por otra parte las sustancias, o bien sus moléculas, no solo actúan con los agentes

químicos que son manipulados por un usuario, sino que también hay otros agentes

que actúan pero muchas veces se dejan de lado, por ejemplo, la luz del Sol, que

ocurre de manera natural, así como también podría actuar una luz que sea

manipulada, dando origen así a la transmitancia.

La transmitancia es la ciencia que tiene como foco de estudio la cantidad de energía

que atraviesa un cuerpo por una unidad de tiempo. Principalmente, de esta ciencia

se deriva la transmitancia óptica, la cual estudia una fracción de luz incidente de una

determinada longitud de onda que atraviesa alguna muestra. A partir de esto nace

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el concepto de absorbancia, el cual se define por la cantidad de luz absorbida por

el cuerpo por donde se proyecta un haz de luz, mientras mayor sea la cantidad de

luz, mayor será la absorbancia.

La ley de Lambert-Beer, la cual rige la absorbancia, dice que la absorbancia está

directamente relacionada con las propiedades del analito, tales como la

concentración y la longitud del haz de radiación al atravesar la muestra.

Sin embargo, no se puede hablar sobre el estudio de la absorbancia sin conocer la

espectrofotometría, la cual se define como la medición de la energía que absorbe o

transmite un químico mediante el estudio de la longitud de la onda, y corresponde

al método de análisis óptico más usado en las investigaciones. El instrumento usado

para observar la radiación es el espectrofotómetro, ya sea radiación absorbida o

transmitida, por una sustancia de soluto desconocido, y una que contiene una

cantidad conocida de la misma sustancia.

Todas las sustancias pueden absorber energía, y de hecho, es por esa energía que

los seres humanos pueden observar los colores, ya que cuando un cuerpo no puede

absorber ciertas longitudes de luz, estas son reflejadas, haciéndose visibles para el

ser humano en forma de color.

II. Marco teórico

I.1. Reacción Química.

Una reacción química consiste en el cambio de una o mas sustancias en otra(s). Los

reactantes son las sustancias involucradas al inicio de la reacción y los productos

son las sustancias que resultan de la transformación. En una ecuación química que

describe una reacción, los reactantes, representados por sus fórmulas o símbolos,

se ubican a la izquierda de una flecha; y posterior a la flecha, se escriben los

productos, igualmente simbolizados. En una ecuación se puede indicar los estados

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físicos de las sustancias involucradas de la manera siguiente: (s) para sólido, (l) para

líquido, (g) para gaseoso y (ac) para soluciones acuosas.

I.2. Características de las reacciones químicas.

En una reacción química existen dos características importantes, las cuales son:

A. En el proceso de reacción química la formación de sustancias nuevas que se forma

presentan un aspecto, el cual es totalmente diferente al que tenia la sustancia inicial.

B. Durante la reacción se desprende o se absorbe energía:

• Reacción exotérmica: se desprende energía en el curso de la reacción.

• Reacción endotérmica: se absorbe energía durante el curso de la reacción.

I.3. Existen Leyes las cuales pueden afecta una reacción química.

• Ley de Richter: Los pesos de diferentes elementos que se combinan con un

mismo peso de un elemento dado, dan la relación de pesos de estos Elementos

cuando se combinan entre sí o bien múltiplos o submúltiplos de estos pesos.

• Ley de Dalton: Las cantidades de un mismo elemento que se unen con una

cantidad fija de otro elemento para formar en cada caso un compuesto distinto

están en la relación de números enteros sencillos.

• Ley de las proporciones Proust:Cuando dos o más elementos se combinan para

formar un determinado compuesto lo hacen en una relación en peso

constante independientemente del proceso seguido para formarlo. Esta ley

también se puede enunciar desde otro punto de vista, para cualquier muestra pura

de un determinado compuesto los elementos que lo conforman mantienen una

proporción fija en peso, es decir, una proporción ponderal constante.

• Ley de la conservación de la masa: La masa de un sistema permanece invariable

cualquiera que sea la transformación que ocurra dentro de él; esto es, en términos

químicos, la masa de los cuerpos reaccionantes es igual a la masa de los

productos de la reacción.

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I.4. Titulación.

La titulación es un procedimiento utilizado en química con el fin de determinar la

molaridad de un ácido o una base, es un método de análisis químico cuantitativo en el

laboratorio, que se utiliza para determinar la concentración desconocida de

un reactivo conocido. Debido a que las medidas de volumen juegan un papel fundamental

en las titulaciones, se le conoce también como análisis volumétrico.

I.5. Indicador.

Son sustancias que siendo ácidos o bases débiles a añadirse a la muestra sobre la que se

desea realizar el análisis ,se produce un cambio químico que es apreciable ,generalmente

un cambio de color ;esto ocurre porque estas sustancias sin ionizar tiene un color distinto

que al ionizarse.

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La variación de color se denomina viraje para esto el indicador debe cambiar su estructura

química ya sea al perder o aceptar un protón.

Este cambio en el indicador se produce debido a que durante el análisis se lleva acabo un

cambio en las condiciones de la muestra e indica el punto final de la valoración. El

funcionamiento y la razón de este cambio varían mucho según el tipo de valoración e

indicador

Reacciones ácido-base.

La reacción entre un ácido y una base se llama neutralización. Cuando en la reacción

participan un ácido fuerte y una base fuerte se obtiene una sal y agua. Si una de las

especies es de naturaleza débil y la neutralización se produce en disolución acuosa también

se obtiene su respectiva especie conjugada y agua. Se puede decir que la neutralización

es la combinación de iones hidronio y de aniones hidróxido para formar moléculas de agua.

Durante este proceso se forma una sal.

Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que

desprenden energía en forma de calor.

Absorbancia.

Cuando un haz de luz incide sobre un cuerpo traslúcido, una parte de esta luz es absorbida

por el cuerpo, y el haz de luz restante atraviesa dicho cuerpo. A mayor cantidad de luz

absorbida, mayor será la absorbancia del cuerpo, y menor cantidad de luz será transmitida

por dicho cuerpo. Como se ve, la absorbancia y la transmitancia son dos aspectos del

mismo fenómeno.

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Transmitancia.

La transmitancia se define como la cantidad de energía que atraviesa un cuerpo en

determinada cantidad de tiempo. Existen varios tipos de transmitancia, dependiendo de qué

tipo de energía consideremos. La transmitancia óptica se refiere a la cantidad de luz que

atraviesa un cuerpo, en una determinada longitud de onda. Cuando un haz de luz incide

sobre un cuerpo traslúcido, una parte de esa luz es absorbida por el mismo, y otra fracción

de ese haz de luz atraversará el cuerpo, según su transmitancia.

Ley de Lambert-Beer.

También conocida como ley de Beer o ley de Beer-Lambert-Bouguer es una relación

empírica que relaciona la absorción de luz con las propiedades del material atravesado.

La Ley Lambert Beer es un medio matemático de expresar cómo la materia absorbe la luz.

Esta ley afirma que la cantidad de luz que sale de una muestra es disminuida por tres

fenómenos físicos:

• La cantidad de material de absorción en su trayectoria (concentración)

• La distancia que la luz debe atravesar a través de la muestra (distancia de la

trayectoria óptica)

• La probabilidad de que el fotón de esa amplitud particular de onda sea absorbido

por el material (absorbencia o coeficiente de extinción)

La Absorbancia de una especie en solución homogénea es directamente proporcional a su

actividad óptica, longitud del paso óptico y su concentración. Es una relación empírica que

relaciona la absorción de luz con las propiedades del material atravesado.

• Espectrofotometría.

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La espectrofotometría es la medición de la cantidad de energía radiante que absorbe o transmite un sistema químico en función de la longitud de onda; es el método de análisis óptico más usado en las investigaciones químicas y bioquímicas. El espectrofotómetro es un instrumento que permite comparar la radiación absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia.

Todas las sustancias pueden absorber energía radiante, aun el vidrio que parece ser completamente transparente absorbe longitud de ondas que pertenecen al espectro visible; el agua absorbe fuertemente en la región del infrarrojo.

Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energía es absorbida; la energía radiante

no puede producir ningún efecto sin ser absorbida.

El color de las sustancias se debe a que éstas absorben ciertas longitudes de onda de la

luz blanca que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de

onda no absorbida.

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Materiales utilizados en laboratorio

• 1 vaso plástico

• 1gramo de concentrado de cobre (Cu)

• 3 Vasos pp

• Balanza

• Agua destilada

• Probeta

• Filtro (se usó un pedazo de toalla nova)

• Pipeta

• Embudo

• Matrasta

• Porta muestra

• Espectrofotométrico

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• Gotero

• Amoniaco

• Acido sulfúrico

IV. Metodología

Primero llevamos a la balanza el vaso plástico y le agregamos 1 g.

aproximadamente de muestra concentrado de cobre, en seguida se le agrego 50 ml

de acido sulfúrico H₂SO₄. Dejándolo lixiviar una semana simulando lixiviación en

bateas

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Figura 2: Vaso plástico con el concentrado de cobre y acido sulfúrico.

Luego se pasa a filtrar la muestra obtenida.

Imagen 3: filtrando la muestra.

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Luego de haber filtrado la muestra tomamos 10 ml de forma directa, donde le agregamos una

cantidad de amoniaco hasta que haya un cambio de color en la solución. (la muestra tuvo que ser

de forma directa, ya que al seguir los otros pasos, la muestra quedaba muy diluida y al poner el

porta muestra en el equipo de espectrofotométrico nos arrojaba un resultado negativo, el cual no

podía ser)

Después que la muestra cambia de color, se pasa a un porta muestra y es llevado al equipo

de espectrofotométrico, el cual calcula la absorbancia de la muestra.

V. Resultados

De acuerdo al experimento realizado en el laboratorio, se obtuvieron los siguientes

datos en el espectrofotómetro que corresponden a las absorbancia de cada

muestra.

Calcular la concentración de la muestra:

Ppm Cu A

0 0

10 0.022

25 0.174

50 0.117

100 0.300

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Con estos datos, podemos hacer la siguiente curva de Absorvancia:

Gráfico. 1: Esta curva corresponde a la absorbancia vs la concentración ppm.

Ahora pasaremos al cálculo de de nuestro punto más alto en la curva con su

fórmula teórica:

Al llevar nuestra muestra al espectrofotométrico, arrojo una absorbancia de 0.004,

con lo cual pasaremos a calcular la concentración de Cu que se encuentra en la

solución utilizando un volumen de 50 ml.

Con el grafico se obtiene la pendiente, utilizando la formula de la pendiente en Excel.

La cual nos da:

Pendiente: 0.003

= 0.995

0.

0.08

0.15

0.23

0.3

0.38

0 10 25 50 100

Curva de Absorbancia

Curva de Absorbancia

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Con estos datos podemos reemplazar en la formula de Beer, para obtener la concentración

de la muestra.

Ppm

Con este resultado pasaremos a calcular el % de Cu que se encuentra en la

solución, utilizando un volumen de 50 ml.

La relación seria

1 gramo 100%

6,65 * X

X= 0.000665% de Cu en la solución.

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VI. Discusión

El adecuado manejo de los conceptos y fórmulas disponibles, necesarias para la

ejecución de la experiencia nos permitió llegar de una manera directa con los

resultados esperados, ya que no tuvimos que desviarnos de nuestro objetivo gracias

a contar con los datos necesarios.

La correcta utilización de los implementos del laboratorio y los materiales requeridos

nos permitió realizar de buena manera el experimento siguiendo paso a paso el

procedimiento poniendo gran cuidado y precisión en cada uno de los

procedimientos, donde nos fue de gran ayuda la utilización del espectrofotómetro

para obtener la absorbancia.

Obtuvimos 1 muestra de absorbancia, la cual estaba en distintas cantidades de

concentración y lo logramos con la utilización del espectrofotómetro, los resultados

obtenidos son llevados a un gráfico donde la absorbancia está en función de la

concentración. La absorbancia la graficamos en el eje “Y” y la concentración en el

eje “X”.

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VII. Conclusión

Sin duda alguna, el avance tecnológico ha permitido aclarar diversas incógnitas

presentes en el mundo, ya que ha abierto las puertas a muchos estudios

particulares. La ciencia, es una de ellas, la cual busca explicar el comportamiento

de las moléculas y las partículas bajo ciertas circunstancias.

Entender cómo funciona una reacción química resulta de mucha importancia, el

hecho de que la interacción de dos o más sustancias también frecuenta un hecho

impresionante. Saber interpretar todo esto facilita enormemente las experiencias en

la práctica de los conceptos, ya que para entender algo, no solamente es necesario

entender el presente, sino que también necesita entender el proceso que vivió la

evolución de la ciencia de estudio.

Quizás es cierto que la humanidad nunca termina de aprender, ya que todos los

días aparecen nuevos sucesos a los cuales hay que buscarles una respuesta.

En esta oportunidad, la experiencia abrió los ojos y el cerebro a nuevos conceptos

y nuevos utensilios como el espectrofotómetro, así como también aprender sobre la

espectrofotometría, la que nos permite conocer la concentración de una sustancia

a través de la luz, basándose en métodos cuantitativos. Aprender a manejar también

el concepto de absorbancia resulta de gran utilidad, ya que en un principio no se

conocía como concepto y ahora los podemos definir como la cantidad de luz que

absorbe un cuerpo. En cuanto al objetivo de la experiencia, podemos concluir que

se ha cumplido, y que también ha despertado las ganas de seguir aprendiendo.

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VIII. Bibliografía

• Reacciones químicas, 2014.

http://www.amschool.edu.sv/paes/science/reacciones.htm

• Transmitancia, 2011.

http://es.wikipedia.org/wiki/Transmitancia

• Transmitancia, absorbancia y ley de Lambert-Beer, Universidad Miguel

Hernández de Elche, 2014.

http://repositorio.innovacionumh.es/Proyectos/P_22CursoMateriales/Miguel_An

gel_Sogorb/Wimba/Espectroscopia_05.htm

• Espectrofotometría, 2014.

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectrofotometr%C3%ADa