reporte de práctica espectrofotometría uv-visible
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Universidad De Guadalajara Instrumentación Analítica Práctica No. 2
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Universidad de Guadalajara
Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías
Departamento de Química
Instrumentación Analítica
Práctica No. 2 Espectrofotometría al Ultravioleta
Universidad De Guadalajara Instrumentación Analítica Práctica No. 2
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Datos previos
La espectrofotometría ultravioleta-visible (UV/VIS) es una espectroscopia de emisión de fotones y una espectrofotometría. Utiliza radiación electromagnética (luz) de las regiones visible, ultravioleta cercana (UV) e infrarroja cercana (NIR) del espectro electromagnético, es decir, una longitud de onda entre 100 nm y 1000 nm. La radiación absorbida por las moléculas desde esta región del espectro provoca transiciones electrónicas que pueden ser cuantificadas.
La espectroscopia UV-visible se utiliza para identificar algunos grupos funcionales de
moléculas, y además, para determinar el contenido y fuerza de una sustancia. Se utiliza
de manera general en la determinación cuantitativa de los componentes de soluciones
de iones de metales de transición y compuestos orgánicos altamente conjugados.
Se utiliza extensivamente en laboratorios de química y bioquímica para determinar
pequeñas cantidades de cierta sustancia, como las trazas de metales en aleaciones o la
concentración de cierto medicamento que puede llegar a ciertas partes del cuerpo.
El espectrofotómetro ultravioleta-visible
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.
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Todas las sustancias pueden absorber energía radiante. El vidrio, que parece ser completamente transparente, absorbe longitudes de onda que pertenecen al espectro visible; el agua absorbe fuertemente en la región del IR. La absorción de las radiaciones UV, visibles e IR depende de la estructura de las moléculas, y es característica para cada sustancia química. El color de las sustancias se debe a que absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y sólo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbida. Esta espectrofotometría utiliza radiaciones del campo UV de 80 a 400 nm, principalmente de 200 a 400 nm (UV cercano) y de luz visible de 400 a 800 nm, por lo que es de gran utilidad para caracterizar las soluciones en la región ultravioleta-visible del espectro. Se rige por una ley muy importante: la ecuación de Beer-Lambert. [1]
Ley de Beer-Lambert
Una expresión para la ecuación de Beer-Lambert es la siguiente:
Dónde:
es el rango de luz captado por el tubo de fotocolorimetría,
es el rango de luz que sale del tubo de fotocolorimetría y que va a llegar a la
celda fotoeléctrica donde es captada y medida
es la capacidad de captación del haz del campo electromagnético,
es la longitud del tubo de fotocolorimetría, en cm.
es la concentración de la muestra ya ubicada en el tubo de fotocolorimetría.
La ley de Beer permite cuantificar la concentración de una muestra por UV, también
puede ser expresada de la siguiente manera:
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Dónde:
es la Absorbancia
es el Coeficiente de extinción (Característico de cada sustancia).
es el Largo del paso de la cuba (cm).
es la Concentración (moles/l).
La zona de longitudes de onda que se registra en un espectro UV-Vis es de entre 200 y 800 nm. En esta zona no absorben dobles ni triples enlaces aislados.
Sólo van absorber enlaces pi conjugados y heteroátomos con pares de electrones no compartidos (O, N), como los grupos cromóforos.
Tipos de Espectrofotómetros
Espectrofotómetro de doble haz: es aquel que cuenta con dos compartimientos para
celdas de muestra que le permite medir simultáneamente la cantidad de energía
radiante absorbida por una matriz (blanco) y la energía absorbida por la muestra
compuesta por la matriz y la especie de interés.
Espectrofotómetro de haz simple: cuenta con un único compartimiento de celda con
lo cual se debe realizar la medida de absorción del “blanco” para poder registrar un
cero (o referencia) y luego medir la absorción de la muestra.[2]
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Procedimiento
Se pesan 2 mg de una muestra problema. Se disuelven con una pequeña cantidad de
solvente (se debe hacer un examen preliminar para determinar el solvente adecuado),
se pasan a un matraz aforado de 25 mL. Usualmente se usa metanol, etanol, hexano,
agua, etc. Y se lleva hasta la marca (Solución A).
Se transfieren 5 mL de la solución anterior a un matraz aforado de 25 ml y se llevan
hasta el aforo con solvente (Solución B).
Se llena una cubeta de sílice (Precaución: son muy caras y delicadas), con el solvente y
otras dos con cada una de las soluciones A y B.
Se determina la absorbancia de ambas soluciones contra el solvente desde 350 a 200
nm. Se comparan las gráficas obtenidas con las gráficas de los estándares puros y se
determina el compuesto problema.
Si no se cuenta con las gráficas de referencia, se le proporcionará al alumno el nombre
del compuesto químico estudiado y la comparación se hará entre los espectros
obtenidos.
Parámetros instrumentales
Espectrofotómetro (rango de 200-350 nm de λ)
Pipetas de volúmenes variados
2 tubos de ensayo
Solventes: agua y metanol.
Reactivos: ácido benzoico, ácido tánico, ácido acetil salicílico, cafeína, vainilla,
sulfato de quinina.
Matraces
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Datos obtenidos
Datos obtenidos con el espectrofotómetro.
Para obtener la longitud de onda de máxima absorción determinamos el pico de
absorbancia , y presenta una longitud de onda
También el profesor nos proporcionó b de para obtener la absortividad molar
.
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Cálculos
Para obtener la absortividad molar calculamos la concentración de la muestra
problema (Solución A), tomando en cuenta el pico característico más alto.
Cálculo de la concentración
|
|
|
|
La absortividad molar ℰ es igual a: ℰ
ℰ
ℰ
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Resultados
1.
2. ℰ
3. El compuesto de la muestra problema es ácido acetil salicílico.
4. Espectro experimental de la muestra problema con absorbancia y
longitud de onda
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Anexos
Comentarios
1. Para la muestra problema se utilizó metanol como solvente. Se comprobó
que el metanol era el solvente más adecuado que el agua para utilizar en la
solución A y B.
2. Para determinar el compuesto como ácido acetil salicílico comparamos la
gráfica de la muestra problema con las gráficas de estándares puros de
referencia.
Gráficas de estándares puros
Ácido acetil salicílico – alcohol etílico Ácido benzoico – alcohol etílico
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Cafeína – alcohol etílico Sulfato de quinina – alcohol etílico
Ácido tánico – alcohol etílico Vainillina – alcohol etílico
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Problemas que presentan los espectrofotómetros UV/VIS
[3] La espectrometría ultravioleta-visible o espectrofotometría UV-Vis implica la
espectroscopia de fotones en la región de radiación ultravioleta-visible. Utiliza la luz en
los rangos visible y adyacentes (el ultravioleta (UV) cercano y el infrarrojo (IR) cercano.
En esta región del espectro electromagnético, las moléculas se someten a transiciones
electrónicas.
Los problemas que presenta el espectrofotómetro como instrumento es que requieren
frecuentes calibraciones para mantener la exactitud y la precisión del instrumento. La
elección del tipo de material a utilizar como calibrador requiere el conocimiento del
tipo de muestra que se analiza. Sin embargo, el análisis de muestra utilizando UV-vis es
un proceso muy rápido en comparación con otros métodos de detección, tales como
HPLC. Este análisis rápido se logra sólo a través de la calibración adecuada.
La luz difusa puede ser un problema para los espectrómetros UV-vis. Esto puede ser
causado por el usuario que intenta detectar la muestra usando un rango de longitud
de onda demasiado ancho o por un diseño pobre del instrumento.
Las principales desventajas que presenta este elemento dispersor son:
• No pueden obtenerse ancho de banda estrechos.
• No permite realizar lecturas a dos longitudes de onda en forma simultánea.
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Conclusión
En la práctica observamos la absorción de la luz ultravioleta por algunos compuestos
orgánicos, en nuestro equipo, por el ácido acetil salicílico. Observamos cómo se utiliza
el espectrofotómetro de alta eficiencia y se mide la absorbancia en regiones de luz uv
con respecto a la longitud de onda de 200 a 350 nm. Obteniendo la gráfica de
absorción del compuesto para después compararla con las gráficas de estándares
puros de referencia, encontrando la gráfica más similar y determinar que el compuesto
era ácido acetil salicílico.
Referencias
[1] F.C. Jentoft, Diffuse Reflectance IR and UV-vis Spectroscopy Fritz-Haber-
Institut der Max-Planck-Gesellschaft. 2004.
[2] http://www.espectrometria.com/espectrometra_ultravioleta-visible
[3] http://www.ehowenespanol.com/ventajas-desventajas-espectrometro-uvvis-
lista_163021/