Determinación de la concentración de una solución problema de azul de metileno por colorimetría

Determinación de la concentración de una solución problema de azul de metileno por colorimetría.

Andrea Isabela Murcia Ochoa1*, Laura Bibiana León Valencia1**

1Grupo de laboratorio de técnicas básicas en química, estudiantes de primer semestre del Departamento de Farmacia, Facultad de Ciencias,

Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá

*Correo Institucional: amurciao@unal.edu.co

**Correo Institucional: lleonv@unal.edu.co Fecha de Evaluación: 21 de Octubre del 2019

Resumen

Con el propósito de estimar la concentración (ppm) de una disolución problema de azul de metileno, se procedió a realizar una curva de calibración calorimétrica con nueve diluciones a partir de una solución patron de 20 ppm. Para la determinación de la absorbancia se empleó un espectrofotómetro de luz visible portátil SpectroVis Plus®. La construcción de la curva espectral se realizó con base en la relación entre la absorbancia observada y su respectiva longitud de onda (380-700 nm). Las ecuaciones de regresión lineal obtenidas para las curvas de calibración fueron: Absorbancia = 0,0992(ppm) + 0,163 (R2 = 0,9624); para todos los valores de concentración. Absorbancia = y = 44820(M) + 0,0266 R² = 0,9933.

Palabras clave: Espectrofotometría, absorbancia, curva espectral, curva de calibración, ley de Beer-Lambert.

Summary

In order to estimate the concentration (ppm) of a methylene blue concentration problem, a procedure is performed to perform a calorimetric calibration curve with nine dilutions from a 20 ppm standard solution. For the determination of absorption, in SpectroVis Plus® visible portable light spectrophotometer was used. The construction of the spectral curve was based on the relationship between the observed absorption and its respective wavelength (380-700 nm). The linear regression equations obtained for the calibration curves were: Absorbance = 0.0992 (ppm) + 0.163 (R2 = 0.9624; p = 3.2E-06 N = 10) and Absorbance = 44820 (mol / L) + 0.0266 (R2 = 0.993; p = 1.2E-08 N = 5). The absorbance of the test solution is estimated at 0.715 and its concentration 4.90 ppm. The molar absorptivity coefficient was determined at 30382.8 L / mol*cm

Keywords: Spectrophotometry, absorbance, spectral curve, calibration curve, Beer-Lambert law.

Introducción

El azul de metileno es una sal de cloruro orgánico. Con fórmula molecular: C16H18ClN3S. Es un tinte de color azul profundo de uso común con propiedades antioxidantes, antimaláricas, antidepresivas y cardioprotectoras. Tiene el papel de un indicador ácido-base, un flurocromo, un antidepresivo, un agente cardioprotector, un tinte histológico, un antioxidante, un agente antimicrobiano, un agente neuroprotector, un marcador físico y un antimalárico. El cloruro metiltioninio es un medicamento en investigación desarrollado por la Universidad de Aberdeen y TauRx Therapeutics que se ha demostrado en los primeros ensayos clínicos como un inhibidor de la agregación de proteínas Tau. El medicamento es de potencial interés para el tratamiento de pacientes con Alzheimer [1]. En la práctica de laboratorio, se habla de una cuantificación colorimétrica realizada para varias soluciones de azul de metileno. Gracias a su color intenso es ideal para este tipo de análisis.

La intensidad de color es una propiedad de las soluciones, proporcional a la cantidad de soluto. Este hecho es la base de los métodos colorimétricos donde se da a conocer la cantidad de soluto en una solución por comparación de su color con el de una serie de soluciones que contienen el mismo soluto en cantidades variables y conocidas. La colorimetría es utilizada para determinar la longitud de onda y la intensidad de la radiación electromagnética y a partir de estas variables se determinan las concentraciones de las soluciones coloreadas que absorben la luz en la región visible del espectro electromagnético: (380 a 750 nm) para el ojo humano [2]. A su vez, la intensidad de luz es medida en los espectofotómetros de forma cuantitativa. Gracias a dichas propiedades de las soluciones, es posible determinar la concentración de un soluto coloreado en solución, ya que la luz absorbida es directamente proporcional a la intensidad de color en un cierto rango de concentraciones que debe ser determinado experimentalmente. Esta metodología es utilizada a nivel industrial, en investigación y también en el laboratorio clínico. Así como conocemos el método colorimétrico, podemos relacionar la absorbancia con la concentración de una muestra. En 1852, Beer postuló que la reducción de energía radiante de un haz de radiación monocromática era proporcional a la potencia del haz y a la cantidad de centros absorbentes situados a su trayectoria [3].

En este caso, el fin de la colorimetría para nuestra práctica de laboratorio consistió en la determinación de la absorbancia con el espectrofotómetro de 8 diluciones a diferentes concentraciones, preparadas a partir de una solución de azul de metileno a 20 ppm, también se determinó la absorbancia de una solución problema de concentración desconocida. Esta con el fin de obtener una curva de calibración y determinar la concentración de dicha solución problema.

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Metodología

A partir de una solución conocida de azul de metileno se realizaron ocho diluciones, con el fin de construir la curva de calibración y determinar su respectiva absorbancia utilizando un espectrofotómetro de luz visible portátil. La solución patrón de azul de metileno fue de una concentración de 20 ppm.

Etapa 1. Preparación de las diluciones

Se prepararon ocho diluciones utilizando una bureta de 25mL cuya división más fina fue de 0,1 mL, con una incertidumbre de ±0,05. En esta bureta se adicionó un volumen de 25 mL de la solución patrón de azul de metileno. Para calcular los volúmenes de las diluciones, se utilizó la siguiente ecuación:

E1: 𝑉1𝐶1 = 𝑉2𝐶2

Donde:

V1= El volumen de la alícuota de solución patrón en ml C1= La concentración de la solución patrón (20 ppm)

V2= El volumen final al que se completa el volumen (10 ml) C2= La concentración final

Se realizaron ocho diluciones con diferentes valores de concentración en ppm [Ver Tabla 1], con ayuda de tubos de ensayo y un balón aforado de 10 mL, se procedió a depositar en dicho balón el volumen deseado de la solución patrón y luego se llevó a aforo con agua destilada para completar un volumen de 10 mL. Luego se agitó manualmente por cinco minutos. Posteriormente se transfirieron a los tubos de ensayo y se rotularon con sus respectivas concentraciones. Este procedimiento se realizó con cada una de las diluciones.

Etapa 2. Construcción de la curva espectral Método. Colorimetría

Se usó el SpectroVis Plus de la marca Vernier, un espectrofotómetro de luz visible portátil y asequible con capacidades de fluorescencia; instrumento capaz de medir longitudes de onda desde 380 nm a 950 nm y analizar los resultados a todo color [6]. Este se conectó con el LabQuest la cual es una interfaz independiente de computadora para sensores Vernier su función es recopilar, graficar y analizar datos [7]. Al armar el espectrofotómetro, se colocó el blanco que corresponde a la celda con agua destilada, es decir únicamente el solvente, esto con el fin de calibrar el instrumento; luego se tomó una muestra de la solución patrón de azul de metileno y se posicionó en la celda para determinar las absorbancias en un rango de 380 nm a 700 nm. Las absorbancias de la solución patrón se relacionaron en función de sus respectivas longitudes de onda para construir su curva espectral [Ver Fig. 1], en la cual se aprecia su pico máximo.

Etapa 3. Construcción de la curva de calibración Método. Colorimetría

Cada una de las ocho diluciones fueron insertadas en la celda del espectrofotómetro a una longitud de onda máxima de 657,80 nm obtenida de la curva espectral, para determinar sus respectivas absorbancias. Dichas absorbancias se graficaron en función de su concentración (ppm). Construyendo así nuestra curva de calibración.

Etapa 4. Determinación de la concentración de la solución problema

La concentración de la solución problema se obtuvo con base en la longitud de onda máxima.

Método 1. Interpolación con la curva de calibración

Con base en la ecuación estadística lineal y=mx+b obtenida en la curva de calibración, la concentración de la solución problema se reemplaza por la razón de cambio (x) y luego se le suma el corte con el eje y. Esta ecuación fue desarrollada mediante el uso de un software de hojas de cálculo (Microsoft® Office Excel).

Etapa 7. Determinación del coeficiente de absortividad molar del azul de metileno Método 1. Pendiente de la curva de calibración

De acuerdo con la ley de Lambert-Beer, la concentración de una solución puede determinarse midiendo en el espectrofotómetro el valor de la absorbancia A, si se conocen la absortividad molar ℇ y el espesor del recipiente b [3]. Por medio de la ecuación de la recta de la curva de calibración, se halló el coeficiente de absortividad molar (ℇ). Se convirtieron los valores de concentración en ppm a valores mol/L (Molar) obteniendo así la curva de calibración. Se conoce que la ecuación es de la forma y=mx+b, donde estos valores se pueden interpretar como:

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