Determinación de Ácido Ascórbico Por Uv

8/11/2019 Determinacin de cido Ascrbico Por Uv

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DETERMINACIN DE CIDO ASCRBICO EN UN JUGOCOMERCIAL POR ESPECTROSCOPIA ULTRAVIOLETA

Andrs Felipe chamorro cd. 0637962, Jefferson rubio cd. 0638954. Lizeth FernandaHolgun. cd. 0626607

DEPARTAMENTO DE QUMICA, FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES YEXACTAS, UNIVERSIDAD DEL VALLE,

Campus Melndez, Santiago de Cali, Valle del Cauca.__________________________________________________________________________ResumenSe determino la concentracin de cido ascrbico en una muestra de jugo comercial, pormedio de espectroscopia ultravioleta, para ello se emplearon dos mtodos de calibracin;una curva de calibracin regular y una curva de adicin estndar, utilizando una longitud deonda mxima de (242.4nm) y (239.8nm) respectivamente, para realizar las correspondientesmedidas de absorbancia. La concentracin obtenida de la muestra es [ ]y [ ]correspondientemente a cada curva._________________________________________________________________________________

DATOS, CLCULOS Y RESULTADOS

Grfica 1. Espectro de absorcin de cido ascrbico

Curva de calibracin

Tabla1.Datos de absorbancia de la curvade calibracin

Concentracin(ppm)

Absorbancia (uA) 0.001

5 0.21610 0.51015 0.73620 1.05925 1.289

muestra 1.269

Concentracin de cido ascrbico en 25 ml

[ ] [ ] [ ]

[ ]

[ ] [ ]

Concentracin de cido ascrbico en lamuestra.

[ ] [ ] [ ]

[ ]

A = (0,053 0.002)L/mg (Ac.A) - (0,046 0.027)

R =0.9990

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

5 10 15 20 25

Absorvancia(uA)

Concentracin (ppm)

Grfica 2.curva de calibracin de cido ascrbico


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[ ] [ ]

Curva de adicin estndar

Tabla 2.Datos de absorbancia de la curvade adicin estndar

Concentracin(ppm)

Absorbancia (uA) 0.001

0 1.2465.2 1.48710.2 1.74415.2 2.02220.2 2.205

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

Concentracin de cido ascrbico en lamuestra.

[ ][ ] [ ]

[ ]

[ ] [ ]

Prueba t

Para determinar si hay efectos de matriz enlos mtodos de calibracin, se realiza unaprueba t. Donde:

(Ho) = No hay efectos de matriz

Realizando los clculos correspondientes seencuentra:

tcal =2.3 tcrit = 2.45 (f=6 , 95%)

tcal < tcrit

(Ho) = la hiptesis no se rechaza, y no hayefecto de matriz.

ANLISIS Y DISCUSIN DE LOSRESULTADOS

La espectroscopia de uv-vis es utilizadatanto en el anlisis cuantitativo comocualitativo de especies orgnicas einorgnicas. A pesar de su escasainformacin estructural, es aplicada para ladeterminacin de la estructura eidentificacin de sustancias por medio demecanismos de reacciones qumicas,control de pureza, concentracin y lamedicin exacta de la constante dedisociacin de cidos y bases. (1)

La regin espectral que comprende el uvcercano, se encuentra entre longitudes deonda de 185-400 nm.

Cuando una molcula orgnica absorbe

radiacin, ocurren unas transicioneselectrnicas ( *, n , n *, ) entre sus orbitales. Las transiciones sedeben a los electrones implicados enenlaces de tipo o y en pares noenlazantes n de tomos de H, C, N, O. (2)

Para absorber radiacin en el ultravioleta, lamolcula (analito) tiene que tener un sistemacromofrico, que est compuesto por partesestructurales de la molcula responsable deuna determinada absorcin de radiacin

electromagntica, como los enlaces (C=C,C=N, N=N).(3)

Cuando se determina la concentracin deacido ascrbico en un jugo comercial, pormedio de espectroscopia de absorcinmolecular uv, se debe tener una inexorablepreparacin de la muestra; como laeliminacin de compuestos interferentes(CO2) y la adicin de HCl.

La industria utiliza CO2 como saborizante

en los jugos comerciales y gaseosas. ElCO2debe ser eliminado de la muestra, porque posee enlaces dobles (O=C=O)

A =(0,048 0.002)L/mg (Ac. A) + (1,2460.020)R = 0.999

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

0 5 10 15 20

Absorvancia(uA)

Concentracin (ppm)

Grfica 3. curva de adicin estandar de cido

ascrbico


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carbono-oxigeno, comportndose como unsistema cromofrico. Por tanto loselectrones no enlazantes del oxigenocuando reciben radiacin en el rangoultravioleta, produce una transicin de n . Interfiriendo en la seal de laabsorbancia del acido ascrbico, y por logeneral se provoca un solapamiento de lasbandas de absorcin.(2)

La adicin de HCl a las solucionesutilizadas para los mtodos de calibracin,se realiza con el fin de evitar ladescomposicin del analito (Ac. A). comoel acido ascrbico es un acido dbil sedisocia parcialmente, por lo tanto esnecesario un exceso de concentracin de

iones H

+

, para disminuir su desprotonacin(figura 1) y reaccin de la muestra, si lasolucin se encuentra alcalina. El acidoascrbico reacciona y se obtendr unaprdida de analito (Ac.A), lo que produceuna disminucin en la intensidad de laseal error en las medidas de absorcin,Por lo tanto la adicin de HCl garantiza unmximo de absorcin a una misma longitudde onda para todas las soluciones.

Figura 1. Desprotonacin del acido ascrbico

Para cuantificar el acido ascrbico presenteen la muestra, se utiliz unespectrofotmetro de doble haz, que utilizauna fuente de descarga de deuterio y una

fuente de wolframio. La fuente emite unaradiacin continua, que pasa por unmonocromador, el cual selecciona unalongitud de onda especifica (la energaproveniente de la fuente debe realizarprimero el paso por el monocromador antesde atravesar la muestra para que no seproduzca una fotodescomposicin de lamisma).

Las celdas que contiene la muestra y eldisolvente, debe estar compuesta de un

material que deje pasar la radiacin en laregin ultravioleta. El material utilizado para

las celdas es cuarzo, ya que no absorbe enla regin ultravioleta.(1)

El haz de radiacin monocromtica se divideen dos componentes con potenciasradiantes similares. Un haz pasa a travs dela muestra y el otro haz de radiacin pasa atravs del blanco. Dos espejos giratorios,los cuales se encuentran sincronizados conel sistema, permiten el paso de la radiacinhacia el detector, el cual comparaexactamente para la misma longitud de ondalas intensidades transmitidas por los doshaces (2).

El cido ascrbico (figura 2) al recibirradiacin ultravioleta, produce transiciones

electrnicas de n debido a quepresenta enlace doble (C=O). Estatransicin es poco intensa, y es el resultadodel salto de un electrn de un orbitalmolecular no enlazante del oxigeno a unorbital molecular antienlazante . Tambin

presenta transiciones de , para quesuceda esta transicin, se requiere unacantidad mayor de energa o menor longitudde onda.(1)

Figura 2. Estructura del cido ascrbico

Para el doble enlace (C=C), se producetransiciones de esto se debe a laexcitacin de los electrones que seencuentran en el orbital molecular deldoble enlace, produciendo un salto al orbitalmolecular . La banda de baja intensidad

(transicin de n ) no se puede observardebido a que es cubierta por el pico demayor absorcin (transicin de )Normalmente una transicin de este tipoproporciona una seal de longitud de ondaen el rango de 200-700nm. (1)

La longitud de onda de mxima absorcindel cido ascrbico (terico) puede variarentre 243-267 nm. En la prctica seencontr un rango de absorcin entre 220-300 nm (grafico 1) con un mximo deabsorcin en 242,4 nm en la curva decalibracin regular y 239.8 nm en la curva deadicin estndar.


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Como se puede observar en su estructuraeste presenta un sistema conjugado, por locual la nube electrnica se distribuye porlo menos en cuatro centros atmicos (figura3) Ocasionando un desplazamientobatocromicro.(4)

Figura 3. cido ascrbico

En una transicin electrnica de tipo , el max se encuentra en 217 nm. Peropara un sistemas conjugado como el AcidoAscrbico, se da un desplazamiento de lalongitud de onda de absorcin entre 15 y 45nm hacia el rojo. Por lo tanto el mximo deabsorcin de un sistema conjugado deacuerdo al desplazamiento producido por losenlaces conjugados del sistema est en elrango de 232262 nm. (4)

Debido a los estados electrnicosvibracionales y rotacionales que presentanel cido ascrbico, produce mltiples

transiciones vibracionales y rotacionalesocasionando que las bandas discretas sederrumben por las cercanas de las sealesque producen la transiciones yamencionadas, Formando un espectro debanda contina, Como se observa en lagrfica1.(4)

Para hallar la concentracin de cidoascrbico en una muestra de jugo comercial,se realizo una curva de calibracin la cual seobtuvo una concentracin de (1240.50

33.48) ppm y se realizo una curva de adicinestndar en la cual se obtuvo unaconcentracin de (1298.00 0.027) ppm.

La curva de calibracin se realiz con el finde determinar la cantidad de analito (Ac.A)presente en una muestra. Los patrones(concentracin conocida) de calibracin semiden bajo las mismas condiciones que seutiliza en la solucin que contienen lamuestra (concentracin desconocida) dondepor interpolacin se puede obtener la

concentracin del analito.(5)

Si y solo si se tiene indicios de efecto dematriz, se debe realizar una curva de adicinestndar, Porque es un mtodo decalibracin menos preciso debido que es unmtodo de extrapolacin y se necesitamayor cantidad de muestra.(5)

Para comprobar que no hay efecto de matrizse realiz una prueba t, la cual demostrque la absorcin de la muestra no estinterferida por la matriz. Esto seala que laconcentracin encontrada por el mtodo deinterpolacin es ms precisa.

La concentracin de la muestra (1240.50 33.48) ppm, es muy grande comparada conla reportada en la etiqueta del jugo comercial

(240 ppm), este exceso de muestra nopuede ser explicado por los analista, por queel mtodo de preparacin de los patronesse realizo correctamente y es respaldadopor los mtodos de calibracin, donde seobserva una buena linealidad de las curvasy la prueba t realizada demuestra que nohay efecto de matriz en la absorbancia.

Solo hay un indicio de error en elprocedimiento debido a los analistas, alrealizar un espectro con la solucin que

tiene una concentracin intermedia de acidoascrbico de la curva de calibracin, y otroespectro con la solucin intermedia de acidoascrbico para la curva de adicin estndar,presentado dos longitudes de onda demxima absorcin. pero solo se deberealizar el primer espectro y con esa longitudde onda donde se encontr la mximaabsorbancia se realizan todas la medicionesde absorbancia.

El primer espectro presento un mximo de

absorcin de 242.4 nm y el segundo mtodo239.8 nm. Pero como se observa los valoresde longitud de onda donde se presento lamxima absorcin no difieren en ms de 3unidades de nm, y no pone en peligro elanlisis de la muestra.

Por lo tanto se puede presentar un engaode la concentracin de cido ascrbico en eljugo comercial por parte de los fabricantespero esto no se puede afirmar si no se haceuna reproducibilidad del anlisis con lamisma muestra utilizada en la prctica.Un aumento en la concentracin de lamuestra da una interpretacin de la curva


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de calibracin y la curva de adicinestndar, ya que no se obtuvo la seal deabsorcin en el rango esperado de a cuerdoa los clculos realizados antes de laprctica, para poder realizar unacomparacin ideal y especifica entre las doscurvas. Si no que se produjo un rango deabsorcin encima del otro, por que la curvade adicin estndar necesita mayor cantidadde muestra y la misma aumenta laconcentracin del analito y por lo tanto laseal de la absorbancia.

PREGUNTAS

1. Describa de manera concreta y suficiente

los componentes del espectrofotmetro.

Un espectrofotmetro de uv-vis est

constituido de:

1. Fuente de radiacin

2. Selector de longitudes de onda.

3. Fotodetector.

Fuente de radiacin

La fuente de radiacin consta de doscondiciones bsicas, la primera es

proporcionar suficiente energa radiante enun rango de longitud de onda en la que semedir la absorcin y segundo debemantener una intensidad constante.(6)

La fuente que usa el espectrofotmetro(Uv-1700 Pharmaspec) de absorcin en laregin uv-vis, es una Lmpara dewolframio de 20W y lmpara de deuteriocon cambio automtico.La lmpara de descarga de deuteriotrabaja a baja presin (aproximadas de 0,2a 0,5 torr) y bajo voltaje (aproximado a de40 V).(6)(8)

La lmpara de descarga de deuterioconsiste de dos electrodos. Un nodo quegeneralmente es una placa de molibdeno,y un ctodo, que es un filamento de xidosmetlicos que emite electrones. Loselectrodos se encuentran Inmersos en unaatmsfera de D2que se encuentra cubiertaen una pantalla de cuarzo, ya que el vidrio

presenta absorcin en longitudes de ondamenores a 320 nm.(1)

Al hacer pasar corriente entre loselectrodos, se produce una descarga, quecrea un arco intenso en el orificio situadocerca al nodo liberando electrones. Lasmolculas de D2 al ser bombardeadas porlos electrones, se disocian con emisin defotones.(1)

Donde es la molcula de deuterio

excitada, que produce fotones conlongitudes de onda que emitencontinuamente en un rango espectral de160 a 500 nm. (1)

La lmpara de filamento de wolframio es

bastante eficaz, dependiendo de latemperatura, por que la distribucin de laenerga de esta fuente se aproxima a la delcuerpo negro, la cual es til para la reginde longitud de onda comprendida entre350 y 2.500 nm.La lmpara de wolframio contiene unapequea cantidad de yodo en la envolturade cuarzo que rodea al filamento dewolframio. El uso del cuarzo es necesariodebido a la alta temperatura de trabajo(3500 k), el tiempo de vida media de lalmpara de wolframio es el doblecomparada con una lmpara normal, estose debe a la reaccin del yodo con elwolframio gaseoso que se forma porsublimacin limitando la vida delFilamento.(1)

Selector de longitudes de onda

Para seleccionar la longitud de onda

deseada se usan filtros o monocromadorescomo selectores de longitudes de onda. (6)

Un monocromador consiste generalmentede una rendija de entrada, un colimador dela radiacin procedente de la rendija deentrada, una red o prisma para dispersar laradiacin, un colimador para enviar laradiacin hacia la rendija de salida y unarendija de salida.(6)

La funcin principal del monocromador es

proporcionar un haz de energa radiantecon una longitud de onda nominal y unaanchura de banda dada.(6)


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El monocromador debe tener un diseosimple, buena resolucin, gama espectral,pureza de radiacin de salida y dispersin.Las rendijas tanto de entrada como desalida son orificios por el cual pasa laradiacin. Los colimadores son espejoscncavos que reflejan la radiacin hacia lared de dispersin y el otro hacia la rendijade salida.(6)

Una red de dispersin consiste en un grannmero de estras paralelas yequidistantes que se marcan con unaherramienta rayadora de diamante sobreuna superficie perfectamente pulida.(6)

Las estras deben de tener la misma formay dimensin desde la primera hasta laltima. Todas las rejillas son duplicados deuna rejilla maestra que por lo general llegaa tener hasta 3600 estras/mm o ms paralas regiones del uv-vis.(6)

La radiacin que proviene de la muestraentra por una rendija al monocromador yes reflejada por un espejo cncavo hacia lared de dispersin. Cuando la radiacinincide sobre la red es difractada en varias

longitudes de onda, que se dirigen a unsegundo espejo que est ubicado de talforma que refleje la longitud de ondaseleccionada sobre la rendija de salida.(6)

Detector

El detector es un dispositivo que conviertela radiacin electromagntica en un flujo deelectrones y posteriormente en una

corriente o voltaje. El detector msutilizado es el tubo fotomultiplicador.

Es un dispositivo que combina un ctodofotoemisivo, dinodos (recubiertos de unasustancia que expulsa electrones comoresultado del impacto de un electrn dealta energa) y un nodo. (6)

La radiacin que llega al detector viene enfotones los cuales inciden sobre el ctodoque desprende electrones. Estoselectrones que se desprenden del ctodose dirigen hacia el primer dinodo que loimpactan desprendiendo una relacin de

aproximadamente 4 veces ms electronesque los que incidieron sobre el dinodo. Eldinodo tiene un potencial 90 V ms positivoque el ctodo para asegurar que loselectrones se dirijan hacia l.. (6)

Los electrones que se desprenden delprimer dinodo se dirigen hacia el segundodinodo que tiene la diferencia de potencial90 V ms positiva que el dinodo anterior ydesprendiendo mas electrones y assucesivamente hasta el noveno dinodo yluego al nodo llega una cascada deelectrones y esta es la seal que se mide..(6)

El espectrofotmetro (Uv-1700Pharmaspec) utiliza un detector defotodiodo de silicio, el cual est situado enel plano focal del monocromador, y elespectro se puede obtener mediante unbarrido electrnico, tomado en simultaneotodos los datos puntuales y necesariospara definir el espectro. (1)(8)

El detector es una serie de diodos desilicio, como el sistema no contiene partesen movimiento, la reproducibilidad de la

longitud de onda es alta.(1)

La excitacin trmica de un electrn originauna regin cargada positivamente, llamadahueco, que, como el electrn, es tambinmvil. El mecanismo del movimiento delhueco es a saltos, y se produce al mismotiempo que un electrn de un tomo desilicio vecino salta a una regin deficientede electrones (el hueco), creando as otrohueco positivo a su paso. La conduccinen un semiconductor implica el movimiento

de electrones y huecos en direccionesopuestas. (7)

Un diodo de silicio polarizado de formainversa puede servir como detector deradiacin, porque los fotones de la reginultravioleta y visible tienen suficienteenerga para crear electrones y huecosadicionales cuando incides sobre la capavaca de la unin pn. Un detector de diodode silicio es ms sensible que un simplefototubo de vaco, pero menos sensibleque un fotomultiplicador.(7)


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CONCLUSIONES

La curva de adicin de estndar se realiza

con el fin de observar si hay efectos de

matriz en la absorbancia de la muestra.

La curva de calibracin es un mtodo mucho

ms preciso que el de adicin de estndar s

se ha comprobado que no hay efecto de

matriz por medio de una prueba t.

Los sistemas cromofrico son los grupos

responsable de la absorcin de la radiacin

electromagntica en la regin ultravioleta.

Un sistema conjugado al absorber radiacin

electromagntica, presenta un

desplazamiento batocromico.

BIBLIOGRAFA

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4. QUIROGA P, J.; INSUASTY O, B.;BOUCHARD, A.; Uso de laespectroscopia ultravioleta e infrarroja

en anlisis orgnico. Universidad del

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7. SKOOG,D.A; WEST D. N.; WEST, D. M.;

HOLLER F . J.; fundamentos de qumica

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8. http://www.jenck.com/uv-1700.htm.; 2006
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