ESPECTROFOTOMETRÍA UV-VISIBLE

ESPECTROFOTOMETRÍA UV-VISIBLE

RESUMEN: En este práctico, con el objetivo de estudiar el uso de un espectrofotómetro UV, se caracterizó la absorbancia en función de la concentración a partir de dos soluciones: Permanganato de potasio (KMnO4) 0,020 M y dicromato (K2Cr2O7) 0,017 M donde se obtuvo la Curva de calibración para cada compuesto, a partir de cinco muestras de concentraciones conocidas (Ley de Lambert-Beer). Este estudio previo se realizo con el objetivo de determinar las concentraciones de KMnO4 y K2Cr2O7 de una muestra problema que contiene ambos compuestos en concentraciones desconocidas.

1. INTRODUCCIÓN

Los objetivos de este práctico son: obtener los espectros de absorción y la longitud de onda máxima [λmáx], obtener curvas de calibración para [KMnO4] y [K2Cr2O7] y determinar finalmente la concentración de cada componente en la muestra problema.

El espectrofotómetro UV trabaja usando haces de radiación correspondientes al espectro electromagnético, involucra la absorción de radiación ultravioleta visible por una molécula, esta involucra una longitud de onda que comprende de los 190 a los 800 nm.

Cuando el haz de radiación UV atraviesa la disolución que contiene al analito estudiado, la intensidad incidente del haz es atenuada, esto ocurre por que el analito absorbe una fracción de la radiación. Esta energía absorbida corresponde a la cantidad necesaria para promover un electrón de un orbital a otro. La ley de Lambert-Beer es la que permite cuantificar la concentración de una muestra a partir de este método, y se define como:

(1)

Donde A es la Absorbancia, ε es el Coeficiente de extinción (Característico de cada sustancia), es el largo de la cubeta, generalmente 1 cm, correspondiente a la distancia recorrida por el haz de luz y la concentración de la muestra.

Si existen dos o más especies absorbentes en una disolución, la "Absorbancia" observada es igual a la suma de todas las Absorbancia individuales que se observarían si cada una de estas especies estuviera sola. Es decir, las Absorbancia individuales son aditivas.

(2)

Esto permite determinar simultáneamente la concentración de dos o más sustancias en mezcla y es el concepto que utilizaremos para determinar las concentraciones de [KMnO4] y [K2Cr2O7] en la muestra problema.

Con un análisis de los espectros de absorción visible para cada compuesto, se determina la longitud de onda a la que se obtiene una mayor absorbancia. A estos valores de longitud de onda se cumple que:

(3)

De manera que puede construirse un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, donde puede determinarse las concentraciones de [KMnO4] y [K2Cr2O7], midiendo las Absorbancias de la muestra a 447 y 525 nm, y con la determinando previa de los coeficientes de extinción molar del [KMnO4] y [K2Cr2O7] a las dos longitudes de onda de trabajo. Estos coeficientes se obtienen de las pendientes de las curvas de calibrado de los compuestos puros, ó con la medida de una disolución de concentración conocida (grafico 3.1 y 3.2), lo que involucra un error mayor.

Este método es aplicable siempre y cuando se cumpla la ley de Lambert-Beer para cada uno de los constituyentes de la mezcla, en el rango de concentración en que éstos se encuentran presentes.

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

.

Se determino la masa de oxalacetato necesaria para titular una solución de 150ml, se prepararon 3 soluciones y se procedió a titular. Se determino el volumen para cada titulación de solución de KMnO4 con oxalato tres veces.

Se prepararon 5 soluciones de molaridad 5.1x10-3M, 3.4x10-3M, 1.7x10-3M, 1.02x10-3M, y 6.8x10-4M de K2Cr2O7, para esto se tomaron 30, 20, 10, 6 y 4 ml de una solución estándar de K2Cr2O7 1.7 x10-2M con una bureta y se colocaron por separado en 5 matraces aforados de 100 ml, enrasando con H2SO4 2M.

A continuación se prepararon 5 soluciones de molaridad 1.2x10-3M, 8.0x10-4 M, 4.0x10-4 M, 2.4x10-4 M y 1.6x10-4 M de KMnO4, para esto se tomaron de 60, 40, 20, 12 y 8 ml de la solución de KMnO4 0,020 M con una bureta y se colocaron por separado en 5 matraces aforados de 100 ml, enrasando con H2SO4 2M.

Se llenaron con las soluciones preparadas las cubetas de 1cm, y se procedió a medir absorbancia con el espectrofotómetro para el rango visible, usando la solución de H2SO4 como blanco. Posteriormente se midieron las muestras a 447 y 545 nm. Finalmente se midió una muestra con concentraciones desconocida de permanganato de potasio y dicromato de potasio.

3. RESULTADOS

El dicromato de potasio, al reaccionar con el agua, se disocia y se forman los iones dicromato, por esta razón se usa otro solvente, el ácido sulfúrico (H2SO4), que proporcionar un medio acido y no reacciona con los componentes de las soluciones, lo que nos permitirá una obtención de la absorbancia más pura para estos.

Se tenían dos soluciones una de 0.010 N de permanganato de potasio y 0.017M de dicromato de potasio. Para el caso de la solución de KMnO4 se debió realizar una titulación de donde se obtuvo la Normalidad real y luego la molaridad, para la solución que posteriormente sería utilizada. En la Tabla 1, se muestra la masa de oxalacetato ocupada en la solución a titular y el volumen gastado de la solución de KMnO4, obteniéndose finalmente la molaridad promedio.

masa (g) Volumen (ml) [N]

0,1019 14,6 0,1042

0,1001 14,4 0,1038

0,101 14,3 0,1054

[N] promedio 0,10447

[M]

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