Determinación de hierro total en vinos mediante espectrofotometría UV-visible.
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán
Laboratorio de Química Experimental Aplicada
Reporte
“Determinación de hierro total en vinos mediante espectrofotometría UV-visible.”
Grupo: 2801 Semestre: 2015-II
INTRODUCCIÓN.
Determinación del hierro total en vinos mediante espectrofotometría UV-visible.
Los metales que se encuentran en el vino pueden provenir de diversas fuentes: desde la propia uva hasta los propios recipientes de almacenamiento por la transferencia de metales que puede ocasionar el ataque de los ácidos presentes en el vino, pasando por las cesiones en el proceso de elaboración.
Un alto contenido en metales puede provocar un enturbiamiento del vino ya que dichos metales se insolubilizan quedando afectado el color o limpidez del vino, originando lo que se denominan quiebras o depósitos.
La cantidad máxima de Cu y Fe que tolerará un vino antes de que se produzca una quiebra depende del tipo de vino, composición y, hasta en cierta medida, de las condiciones de almacenamiento. Los límites máximos recomendados son de 0’5 ppm para el Cu y 6 ppm para el Fe.
El Fe que contiene el vino (aprox. 3 mg/L) se encuentra en dos formas: Fe2+ o Fe3+. El ion Fe3+, en un medio moderadamente ácido, reacciona con KSCN, para dar lugar a una serie de complejos de color rojo: [Fe(SCN)]2+; [Fe(SCN)2]+; [Fe(SCN)6]3-,… siendo los de estequiometria superior los más coloreados.
Esta reacción es la base de la determinación espectrofotométrica de Fe en diferentes matrices, entre ellas los vinos blancos o poco coloreados.
La espectroscopia UV-Visible se basa en el análisis de la cantidad de radiación electromagnética (en el rango de longitudes de onda del ultravioleta y visible) que puede absorber o transmitir una muestra en función de la cantidad de sustancia presente.
La absorción selectiva de radiación de determinadas longitudes de onda por parte de un analito permite obtener el espectro de absorción característico del mismo, mediante un instrumento denominado espectrofotómetro.
El primer paso a seguir en cualquier análisis cuantitativo mediante el tipo de espectroscopia que nos ocupa es la selección de la longitud de onda (λ) de media, que normalmente será la de máxima absorción del compuesto, dado que en las proximidades del máximo se cumple la ley de Lambert-Beer.
Se procede a la medición de la absorbancia a la λ seleccionada de una serie de disoluciones patrón de concentración creciente y conocida para elaborar la recta de calibrado representando las absorbancias medidas frente a su correspondiente concentración (en el eje de abscisas). El ajuste se hará por el método de mínimos cuadrados y la pendiente de la recta será ε. Cuanto mayor sea la pendiente, mayor exactitud tendremos en la medida. Finalmente, llevando a la gráfica obtenida la absorción de una muestra determinada, nos proporcionará su concentración.
Fundamento químico de la determinación.
Se basa en la propiedad mencionada más arriba. En concreto:
Fe3+ + nSCN- Fe(SCN)n(3-n)[pic 1]
donde n = 1, 2, 3,…, 6
La concentración de los reactivos y el pH del medio condicionan el predominio de cada uno de los posibles complejos, todos ellos de color rojo, cuya intensidad aumenta a medida que lo hace el número de coordinación.
En general, en un medio poco ácido y con concentraciones moderadas de tiocianato, se forma el complejo [Fe(SCN)2]+ en cantidad significativa, manteniéndose estable durante, aproximadamente 45 minutos.
No debe usarse ácido sulfúrico pues los iones sulfato forman complejos con los iones férricos, disminuyendo la intensidad del color a medida que aumenta la concentración de ácido. Usar, en su lugar, ácido nítrico o ácido clorhídrico.
El espectro de absorción varía en el intervalo comprendido entre 470 y 530 nm, dependiendo del medio de reacción.
[pic 2][pic 3]
[pic 4]
OBJETIVOS.
- Determinar el espectro de absorbancia de la muestra.
- Determinar el contenido de hierro en una muestra de vino blanco, mediante la espectrofotometría de UV-Visible.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
Equipo
Espectofotómetro de absorción UV-visible |
Celdas espetrofotométricas |
Balanza analítica |
Material y reactivos.
Material
|
2 matraces aforados de 50 mL. |
|
|
Pipetas graduadas de 5 mL y 10 mL. |
Gradilla con 20 tubos de ensayo. |
Vasos de precipitados. |
Cuentagotas. |
4 botes de plástico de 50 mL. |
Frasco lavador. |
Reactivos
Ácido clorhídrico concentrado 37%. |
Peróxido de hidrógeno 30%. |
Etanol 95%. |
Disolución partrón de ión férrico 150 mg/L |
Tiocianato de potasio. |
- Preparación de las disoluciones de trabajo:
- 50 mL de etanol 20% (v/v). Se prepara por dilución 1:5 (v/v) de etanol comercial con agua destilada.
- Disolución de peróxido de hidrógeno al 3% (v/v). Se prepara a partir de una dilución 1:10 (v/v) de la existente al 30% en el Laboratorio.
- Disolución patrón de hierro (disolución madre) de 150 mg/L.
- Disolución de tiocianato potásico 2.1 M. 25 mL.
- Preparación de las disoluciones de patrón de hierro para la obtención del calibrado.
- A partir de la solución madre de Fe(III) se preparan 6 soluciones patrón de 10 mL de la siguiente forma: Se añade de forma secuencial a cada matraz aforado de 10 mL: 5’0 mL de disolución de etanol al 20% (v/v), 0.25 mL; 0.5 mL; 1.0 mL; 1.5mL; 2.0 ,L; 2.5 mL de la disolución patrón de hierro de 150 mg/L, respectivamente, para obtener disoluciones patrón que contengan 3.75; 7.5; 15.0; 22.5; 30.0 y 37.5 mg/L de hierro, respectivamente. A continuación se adiciona a cada matraz 1’0 mL de HCl concentrado, 5 gotas de disolución de H2O2 al 3% (v/v) y 1.0 mL de disolución 2.1 M de tiocianato potásico. Se enrasan los matraces con agua destilada y se agitan hasta homogeneizar.
- Se prepara, además, un blanco para la recta de calibrado (B0) que contiene todos los reactivos excepto el hierro y se añaden de forma secuencial en el mismo orden que los anteriores.
Preparación de las muestras a analizar.
- La muestra procede de un envase, de vino blanco.
- Se determinará en ella el contenido total de hierro y el hierro trivalente.
- Para el contenido total de hierro (M1) se toman 7.0 mL de la muestra de vino y se lleva a un matraz aforado de 10 mL.
- Se añade de forma secuencial 1 mL de HCl concentrado, 5 gotas de disolución de peróxido de hidrógeno al 3% (v/v) y 1 mL de disolución 2’1 M de tiocianato potásico. Se enrasa con agua destilada y se agita vigorosamente.
- Se prepara la muestra (M2) para el hierro trivalente, igual que la muestra anterior, exceptuando la adición de agua oxigenada.
- Preparación del blanco de la muestra.
- Se preparan sendos blancos B1 y B2, correspondientes a las muestras M1 y M2, de la misma forma que ellas, con los mismos reactivos a excepción de las muestras en sí.
Medidas espectrofotométricas.
- Se ajusta el espectrofotómetro a una longitud de onda de 479 nm, usando una celda de 1 cm de paso de luz.
- Se ajusta al 0 de absorbancia con el blanco de calibrado.
- Se efectúan las lecturas con los patrones, comenzando con el de menor dilución.
- Se procede a la medida de absorbancias de las muestras y sus correspondientes blancos.
RESULTADOS
[pic 5][pic 6]
[pic 7][pic 8]
Solución | Etanol 20% (mL) | Hierro (III) (mL) | HCl (mL) | H2O2 3% (gotas) | KSCN 2.1M (mL) | Vino (mL) | Conc. (mg/L) |
Blanco | 6 | 0 | 1 | 5 | 1 | ---------- | |
1 | 6 | 0.25 | 1 | 5 | 1 | 3.75 | |
2 | 6 | 0.5 | 1 | 5 | 1 | 7.5 | |
3 | 6 | 1 | 1 | 5 | 1 | 15 | |
4 | 6 | 1.5 | 1 | 5 | 1 | 22.5 | |
5 | 6 | 2 | 1 | 5 | 1 | 30 | |
6 | 6 | 2.5 | 1 | 5 | 1 | 37.5 | |
B1 | 1 | 5 | 1 | ---------- | |||
Muestra 1 | 1 | 5 | 1 | 7 | |||
B2 | 1 | 1 | ---------- | ||||
Muestra 2 | 1 | 1 | 7 |
*Tabla 1.0. Preparación de soluciones patrón y muestras para el análisis de Hierro en espectrofotometría en UV. (Nota. Todas las soluciones se aforan a 10mL con agua destilada).
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