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PRCTICA No 17 DETERMINACIN CUANTITATIVA DE CAFENA POR ESPECTROFOTOMETRA UVVIS

1. OBJETIVOS: 1.1 El alumno identificar la longitud de mxima absorcin de la cafena 1.2 El alumno cuantificar el contenido de cafena en muestras comerciales 2. INTRODUCCIN El principio de la espectroscopia ultravioleta-visible involucra que la luz visible o UV es absorbida por los electrones de valencia de alguna molcula, stos son promovidos a estados excitados (de energa mayor). Al absorber radiacin electromagntica de una frecuencia correcta, ocurre una transicin desde uno de estos orbitales a un orbital vaco. Las diferencias entre energas varan entre los diversos orbitales. Algunos enlaces, como los dobles, provocan coloracin en las molculas ya que absorben energa en el visible as como en el UV, como es el caso del -caroteno. La radiacin electromagntica para trabajar la zona UV-VIS va de 190 a 780nm. La zona del visible se sita entre 380 y 780 nm, la zona del ultravioleta va de 190 nm a 380 nm. En la zona del visible van a absorber todas aquellas sustancias que presenten coloracin, mientras emiten un color absorben otro; en la regin Ultravioleta absorben aqullas sustancias que presentan conjugacin de dobles enlaces.

CAFENA

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La Espectrofotometra UV-VIS se utiliza tanto con fines cualitativos como cuantitativos, siendo sta ltima la principal aplicacin. Las medidas de anlisis cuantitativo se basan en la ley de Lambert-Beer que relaciona, en determinadas condiciones, la absorcin de la radiacin con la concentracin de una sustancia en disolucin La ley de Beer-Lambert establece que la absorbancia de una solucin es directamente proporcional a la concentracin de la solucin. Por tanto, la espectrometra UV/VIS puede usarse para determinar la concentracin de una solucin. Es necesario saber con qu rapidez cambia la absorbancia con la concentracin. Esto puede ser obtenido a partir de referencias (las tablas de coeficientes de extincin molar) o, con ms exactitud, determinndolo a partir de una curva de calibracin. La base de la espectroscopia Visible y Ultravioleta consiste en medir la intensidad del color (o de la radiacin absorbida en UV) a una longitud de onda especfica comparndola con otras soluciones de concentracin conocida (soluciones estndar) que contengan la misma especie absorbente

LEY DE BEER-LAMBERT La espectrometra UV-Vis se utiliza con mayor frecuencia en forma cuantitativa para determinar las concentraciones de especies absorbentes en solucin, usando la Ley de BeerLambert: Donde A es la absorbancia medida, I0 es la intensidad de la luz incidente a una determinada longitud de onda, I es la intensidad de transmisin, L b la longitud de ruta a travs de la muestra, y c la concentracin de las especies absorbentes. Para cada especie y longitud de onda, es una constante conocida como coeficiente de absortividad molar o coeficiente de extincin. Esta constante es una propiedad fundamental molecular en un solvente dado, a una temperatura y presin particular, y tiene como unidades L/mol *cm-1.

3. CUESTIONARIO PREVIO 3.1 3.2 3.3 3.4 Investigar la longitud de mxima absorcin terica para la cafena Cul es la finalidad de utilizar una curva de calibracin? Cules son las limitaciones de la ley de Lambert-Beer? Una vez que se tiene la curva de calibracin indique el procedimiento para hacer el anlisis cuantitativo de la muestra.

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4. PARTE EXPERIMENTAL Material y reactivos 5 matraces aforados de 10mL 1 micropipeta 1 piseta Celdas de cuarzo 5 vasos de precipitados de 50 mL Reactivos.

Solucin de HCl 0.01M. Medir 0.82 mL de HCl al 37% y colocar en un matraz aforado de 100mL que contenga 10mL de agua destilada, agitar suavemente y llevar al aforo. Solvente alternativo: mezcla etanol-agua al 90 % Solucin Stock de cafena de 100 ppm en agua destilada.

4.2 Desarrollo experimental 4.2.1 Preparacin de la curva de calibracin Para la preparacin de la curva de calibracin se utilizan matraces aforados de 10 mL y HCl 0.01M como disolvente. Se toma de la solucin Stock de cafena de 100ppm la cantidad necesaria para obtener la concentracin de 2,4,6,8 y 10 ppm y se afora con HCl 0.01M Solucin 1 2 3 4 5 Cafena (mg/L) 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0

4.2.2 Obtencin de la longitud de absorcin mxima de la cafena

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1. Se utiliza la solucin de 6.0 ppm y se hace un barrido de 200 a 350 nm 2. Se grafica A vs y se selecciona el valor de longitud de mxima absorcin. 4.3.3 Medicin de la absorbancia de cada una de las soluciones de estndar de cafena 1. Tomar las lecturas de absorbancia para las dems soluciones estndar a la longitud de onda determinada en el paso anterior. Llenar la Tabla 2 con los resultados obtenidos

Solucin Cafena (mg/L) Absorbancia 1 2.0 2 4.0 3 6.0 4 8.0 5 10 Tabla2. Resultados obtenidos de absorbancia para diferentes soluciones de Cafena 2. Graficar A vs C de cafena en mg/L, obtener la ecuacin de la recta y R2.

4.3.4 Determinacin de la concentracin de una muestra problema Tomar 20 mL de la muestra problema: caf, coca-cola, bebidas energetizantes como Red Bull, Starbucks, cabrito, t negro, t verde entre otras, colocarlos en un vaso de precipitados de 50 mL, calentar ligeramente bajo agitacin para que se liberen las partculas de CO2, se disuelvan segn sea el caso, dejar enfriar y preparar las muestras a la concentracin que se indica en la tabla 3. Se utiliza como disolvente: 1 mL de HCl 0.1M y se afora con agua destilada a 10mL.

Mtodos Cuantitativos Aplicado Muestra Caf soluble (0.05/10mL) Coca cola (0.2/10 mL) Pepsi kick (0.2/10 mL) Red bull (0.4/100mL) Coca cola zero (0.2/10mL) Cabrito mix (04/10mL) Starbucks(0.1/(100) Arizona(0.2/10)

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Tabla 3. Muestras problema su preparacin y resultados de absorbancia, as como la concentracin de cafena. 5. RESULTADOS 5.1 Obtener la curva de calibracin de A vs [cafena] 5.2 Reportar el valor del coeficiente de regresin y la ecuacin de la recta 5.3 Con los datos de absorbancia de las muestras problema determinar la concentracin experimental de cafena en las mismas. 5.4. Comparar los resultados con los valores comerciales de cafena en cada muestra. 6. CONCLUSIONES 6.1 Concluir respecto a los objetivos de la prctica 6.2 El contenido de cafena en las muestras problema es congruente con lo que se reporta comercialmente? Documente su respuesta 6.3 Aplicaciones de sta prctica en su carrera 7. BIBLIOGRAFA 7.1. Ayres, G. H. Anlisis Qumico Cuantitativo Editorial Oxford University Press, Madrid (1990), 740 pgs.. 7.2. Harris D.C. Anlisis Qumico Cuantitativo. Grupo Editorial Iberoamerica (1991),Mxico, 981 pgs. 7.3 Skoog, D.A. y Leary J.J. Anlisis Instrumental. 4ta edicin. Ed. Mc Graw Hill. (1994) 7.4. Vogel, A.I. Qumica Analtica Cuantitativa Kapelusz 2da. Edicin, Buenos Aires 1960, 812 pgs. 7.5 Meloan Clifton E. Problemas y experimentos en anlisis instrumental Editorial Revert, Mxico D.F. 1973 pgs 13-15

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PRCTICA No 19 DETERMINACIN DE METALES EN AGUA MINERAL POR ESPECTROFOTOMETRA DE ABSORCIN ATMICA 1. OBJETIVOS: 1.1 El alumno identificar los aspectos importantes de la espectrofotometra de absorcin atmica 1.2 El alumno cuantificar Mn en muestras de agua mineral 2. INTRODUCCIN La espectroscopia de absorcin atmica (a menudo llamada AA) es un mtodo instrumental de la Qumica analtica que determina una gran variedad de elementos al estado fundamental como analitos. Es un mtodo instrumental que est basado en la atomizacin del analito en matriz lquida y que utiliza comnmente un nebulizador pre-quemador (o cmara de nebulizacin) para crear una niebla de la muestra y un quemador con forma de ranura que da una llama con una longitud de trayecto ms larga. La niebla atmica es desolvatada y expuesta a una energa a una determinada longitud de onda emitida ya sea por una Lmpara de Ctodo hueco construida con el mismo analito a determinar o una Lmpara de Descarga de Electrones (EDL). La temperatura de la llama es lo bastante baja para que la llama de por s no excite los tomos de la muestra de su estado fundamental. El nebulizador y la llama se usan para desolvatar y atomizar la muestra, pero la excitacin de los tomos del analito es hecha por el uso de lmparas que brillan a travs de la llama a diversas longitudes de onda para cada tipo de analito. En AA la cantidad de luz absorbida despus de pasar a travs de la llama determina la cantidad de analito existente en la muestra. Hoy da se utiliza frecuentemente un horno de grafito para calentar la muestra a fin de desolvatarla y atomizarla, aumentando la sensibilidad. El mtodo del horno de grafito puede tambin analizar algunas muestras slidas o semislidas. Debido a su buena sensibilidad y selectividad, sigue siendo un mtodo de anlisis comnmente usado para ciertos elementos traza en muestras acuosas (y otros lquidos). Otro mtodo alternativo de atomizacin es el Generador de Hidruros. ATOMIZACIN CON LLAMA En un atomizador con llama la disolucin de la muestra es nebulizada mediante un flujo de gas oxidante mezclado con el gas combustible y se transforma en una llama donde se produce la atomizacin. El primer paso es la desolvatacin en el

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que se evapora el disolvente hasta producir un aerosol molecular slido finamente dividido. Luego, la disociacin de la mayora de estas molculas produce un gas atmico. Como primer paso, naturalmente, es necesario obtener una disolucin de la muestra, por ejemplo mediante una digestin cida. Lmpara de ctodo hueco Este tipo de lmparas consiste en un nodo de wolframio y un ctodo cilndrico cerradas hermticamente en un tubo de vidrio lleno con nen / argn a una presin de 1 a 5 torr. El ctodo est constituido con el metal cuyo espectro se desea obtener, o bien, sirve de soporte para una capa de dicho metal. Una parte de estos tomos se excitan con la luz que pasa a travs de ellos y, de este modo, al volver al estado fundamental emiten su radiacin caracterstica, los tomos metlicos se vuelven a depositar difundiendo de nuevo hacia la superficie del ctodo o hacia las paredes del vidrio. La configuracin cilndrica del ctodo tiende a concentrar la radiacin en una regin limitada del tubo metlico, este diseo aumenta la probabilidad de que la redepositacin sea en el ctodo y no sobre la pared del vidrio.

3. CUESTIONARIO PREVIO 3.1 3.2 3.3 3.4 Investigar cmo se lleva a cabo la digestin cida de la muestra? Longitud de mxima absorcin del Mn Partes que integran al equipo Investigar cmo se hace el anlisis cuantitativo por absorcin atmica

4. PARTE EXPERIMENTAL Material y reactivos 5 matraces aforados de 10mL 1 micropipeta 1 piseta 5 vasos de precipitados de 50 mL Reactivos.

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cido ntrico 0.05M. Diluir 3.2 mL de HNO3 al 70% en 1 L de agua desionizada. cido ntrico Concentrado Solucin Stock de manganeso: Preparar una solucin conteniendo ~1.0 mg Mn/mL (~0.018 M). Disolver ~0.77 g MnSO4.H2O (FM 169.01) y aforar a 250 mL con agua desionizada. Esta solucin corresponde a una de 100 ppm de Mn+2. Se puede usar MnSO4 hidratado.

. 4.3 Desarrollo experimental 4.3.1 Preparacin de la curva de calibracin Preparar soluciones estndares de Mn+2 de 1, 2, 3, 4 y 5 ppm de Mn+2, usando la solucin estndar de 100ppm. Preparar volmenes de 50 mL y aforar con HNO3 0.05 M. Solucin Mn(mg/L) 1 1.0 2 2.0 3 3.0 4 4.0 5 5.0 Tabla1. Concentracin de los estndares de Mn

4.3.2 Medicin de la absorbancia de cada una de las soluciones de estndar de Mn Se determina la seal de absorcin de cada uno de los estndares preparados. Se usa una lmpara de ctodo hueco de Mn a una longitud de onda de 279.48 nm. Cada solucin estndar se debe medir por triplicado Solucin Mn(mg/L) Absorbancia promedio 1 1.0 2 2.0 3 3.0 4 4.0 5 5.0 Tabla2. Resultados obtenidos de absorbancia para diferentes soluciones estndar de Mn

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4.3.3. Preparacin de la muestra 1. Transferir una porcin representativa de la muestra bien mezclada (10 mL a 20 mL) a un vaso de precipitados, desgasificar poniendo a la muestra bajo agitacin durante 20 minutos, agregar 1 mL de cido ntrico concentrado y cubrir el vaso con un vidrio de reloj. Evaporar casi a sequedad en una placa de calentamiento asegurndose que la muestra no hierva. 2. Enfriar el vaso de precipitados y agregar 1 mL de cido ntrico concentrado. Volver a cubrir el vaso, regresarlo a la placa de calentarniento. Aumentar la temperatura hasta reflujo lento. 3. Continuar calentando cuando sea necesario, aadir cido ntrico concentrado hasta que la digestin sea completa, esto se indica por un residuo de color claro. 4. Agregar 1 o 2 cm3 de cido ntrico concentrado y calentar el vaso de precipitados ligeramente para disolver el residuo. 5. Lavar las paredes del vaso y el vidrio de reloj con agua. 6. Filtrar la muestra para evitar que los silicatos y otros materiales insolubles obstruyan el atomizador. 7. Aforar con agua el volumen de muestra tomado originalmente (10mL a 20 mL). La muestra en estas condiciones queda lista pare ser analizada

5. RESULTADOS 5.1 De las lecturas de A para cada estndar sacar promedio, desviacin estndar y % C.V. 5.2 Obtener la curva tipo de A vs C para cada los estndares. Obtener la ecuacin de la recta y r2. 5.2 Cuantificar el manganeso presente en las muestras analizadas. 6. CONCLUSIONES 6.1 Obtener las conclusiones pertinentes.

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7.1. Ayres, G. H. Anlisis Qumico Cuantitativo Editorial Oxford University Press, Madrid (1990), 740 pgs.. 7.2. Harris D.C. Anlisis Qumico Cuantitativo. Grupo Editorial Iberoamerica (1991), Mxico, 981 pgs. 7.3 Skoog, D.A. y Leary J.J. Anlisis Instrumental. 4ta edicin. Ed. Mc Graw Hill. (1994) 7.4. Skoog, D.A. y West D. A. Fundamentos de Qumica Analtica, 8ava edicin. Ed. Thomson, Mxico (2006), 1065 pgs. 7.5. Vogel, A.I. Qumica Analtica Cuantitativa Kapelusz 2da. Edicin, Buenos Aires 1960, 812 pgs. 7.6 Meloan Clifton E. Problemas y experimentos en anlisis instrumental Editorial Revert, Mxico D.F. 1973 pgs 13-15

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