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Practica 2. Calibración de espectrofotómetros
Morales-González I.J., Díaz de León-Castillo J.M.
Laboratorio de Ciencias Básicas de la U.A.M.Z.H.-U.A.S.L.P.
Cd. Valles, S.L.P. a 22 de junio del 2015
Practica 2. Calibración de espectrofotómetro.
Resumen
El análisis espectrofotométrico permite la determinación de concentración de un
soluto en una solución, se basa en que las moléculas absorben las radiaciones
electromagnéticas específicas y a su vez que la cantidad de luz absorbida depende
de forma lineal de la concentración. En este trabajo experimental se comprobó el
valor teórico de absorbancia de KMnO3 y de ClCO2 mediante el uso del
espectrofotómetro marca: Termo Spectronic modelo: Genesys 10s con el cual
medimos los niveles de absorbancia que presentan estas sustancias a diferentes
longitudes de onda en un rango de 400 nm a 600 nm con un intervalo de 3 nm entre
cada lectura mediante el método de barrido. Debido a la importancia de los análisis
realizados mediante la espectrofotometría se debe mantener calibrado el equipo o
de lo contrario podríamos obtener resultados erróneos.
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Introducción
Un espectrofotómetro es un instrumento de medición que analiza el espectro que
emite una fuente o que es absorbido por una sustancia que se encuentra en el
camino de la luz que emite la fuente (Greenwich, 1997). La técnica empleada con
este instrumento es la espectrofotometría la cual es una técnica usada para la
identificación de compuestos desconocidos, para cuantificar compuestos
conocidos, para elucidar las propiedades químicas y estructuras de estos
compuestos (Gallego, 2011).
La espectrofotometría es de gran importancia debido a que es una técnica la cual
nos permite determinar la concentración de una sustancia en una disolución, debido
a que esta se basa en la absorción de las radiaciones de las moleculas, la cantidad
de radiación absorbida depende directamente de la concentración de la sustancia.
La calibración de un espectrofotómetro es importe ya que es un instrumento muy
utilizado y útil, por estas razones de debe de calibrar al terminar cada valoración de
muestras, antes de introducir la muestra se introduce un muestra en blanco, la cual
no es otra cosa que agua destilada o aire, para así calibrar los valores del
espectrofotómetro y llevarlos así a un valor de cero, para que cuando la muestra
sea introducida las lecturas sean lo más claras y exactas posibles.
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Materiales y métodos
Se prepararon de 50 ml de KMnO3 .05 M, se colocó en un tubo de ensayo y fue
rotulado, después se cubrió con papel aluminio o colocarlo en un envase ámbar
para evitar su degradación, enseguida se vertió agua desionizada en el vaso de
precipitado de 100 ml.
Se encendió el espectrofotómetro Termo Spectronic modelo Genesys 10s y se
esperó 15 minutos a que la lámpara se estabilizara. Se ajustó el espectrofotómetro
a una longitud de onda inicial de 400 nm y longitud de onda final de 600 nm.
Se tomaron 5 ml de agua desionizada del vaso de precipitado con una pipeta
Pasteur y se colocaron en una celdilla, la cual se utilizó como blanco. Esta se colocó
en el portaceldillas del espectrofotómetro y posteriormente se inició el análisis.
Registrar las lecturas obtenidas
Se Tomaron 5 ml de KMnO3 a .005 M con una pipeta Pasteur y se colocaronen una
celdilla. Iniciar el análisis con las mismas longitudes de onda anteriores. Registrar
las lecturas obtenidas
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Resultados
Longitud
de onda
Absorción
de luz
400 0.703
406 0.683
412 0.67
418 0.662
424 0.655
430 0.652
436 0.651
442 0.652
448 0.658
454 0.671
460 0.684
466 0.718
472 0.752
478 0.787
484 0.87
490 0.916
496 0.961
502 1.086
508 1.139
514 1.131
520 1.243
526 1.314
532 1.205
538 1.167
544 1.234
550 1.143
556 0.921
562 0.821
568 0.795
574 0.692
580 0.523
586 0.405
592 0.353
598 0.328
Tabla1. Tabulaciones espectrofotométricasde permanganato de potasio (KMnO4)
Figura 1. Curva espectral de permanganato de potasio (KMnO4)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
400 450 500 550 600
Absorbancia
Longitud de onda
En la figura 1 podemos observar la curva espectral del
permanganato de potasio, en la cual podemos apreciar la
absorbancia en diferentes longitudes de onda obteniendo
el punto más alto en la longitud de onda 526 con un valor
de absorbancia de 1.314.
En tabla 1 podemos apreciar los valores individuales de
absorbancia pertenecientes a una longitud de onda
determinada en un rango de 400 nm a 600 nm.
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Longitud
de onda
Absorbancia
400 0.079
406 0.081
412 0.089
418 0.099
424 0.113
490 0.43
496 0.445
502 0.47
508 0.486
511 0.488
514 0.485
520 0.47
526 0.437
532 0.397
538 0.342
544 0.313
550 0.236
556 0.191
562 0.153
568 0.121
574 0.098
580 0.082
586 0.073
592 0.066
598 0.062
Tabla 2. Tabulaciones espectrofotométricasde Cloruro de cobalto (ClCo2)
Figura 2. Curva espectral de Cloruro de cobalto (ClCo2)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
400 450 500 550 600
Absorbancia
Longitud de onda
En la figura 2 podemos observar la curva espectral del
cloruro de cobalto, en la cual podemos apreciar la
absorbancia en diferentes longitudes de onda
obteniendo el punto más alto en la longitud de onda 511
con un valor de absorbancia de .488.
En tabla 2 podemos apreciar los valores individuales de
absorbancia pertenecientes a una longitud de onda
determinada en un rango de 400 nm a 600 nm.
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Discusiónde resultados
Con los datos obtenidos con el espectrofotómetro marca: Termo Spectronic -
modelo: Genesys 10s logramos observar que la longitud de onda óptima para las
soluciones de permanganato de potasio es la de 526 nm, del rango de 400 nm a
600 nm, donde obtuvimos un valor de absorbancia de 1.314 y vemos como desde
los 400 nm se eleva la absorbancia, haciéndose presentes pequeños declives en
los valores hasta llegar a este punto máximo donde disminuye y aumenta un poco
más hasta llegar a nuestra lectura final la cual fue en la longitud de onda de 598,
esto debido a que se ajustó el espectrofotómetro para realizar la lectura cada 3nm
en el método de barrido.
En esta muestra de permanganato de potasio se presentó un problema ya que la
muestra original de nuestra solución se degrado por un factor no identificado ya que
pudo ser la temperatura como el tiempo de la preparación de la sustancia las
causantes de esta alteración, debido a esta se tuvo que preparar una solución
.0005 M una vez más.
Mientras que para la solución de cloruro de cobalto obtuvimos una absorbancia
máxima en la longitud de onda 511 nm con un valor de absorbancia de .488, valores
obtenidos con el mismo aparato, los cuales contrastan con la información teórica ya
que esta nos dice que la longitud de onda optima es a los 510 nm con una
absorbancia de .44, como nos hace la referencia la profesora Zoraida Morantes no
quiere decir q hayamos obtenido un resultado erróneo ya que está establecido que
se permite un margen de error de más-menos 2nm lo cual nos indica que estamos
dentro de ese parámetro (Morantes, 2008).
7. 7
Conclusión
Se logró con éxito realizar las mediciones de absorbancia con la longitud de onda
respectiva para ambas sustancias dando como resultado 1.314 de absorbancia a
526 nm para el KMnO3 y .488 de absorbancia a los 511 nm para el ClCo2.
Obtuvimos para el ClCo2 un valor dentro del margen de error de ±2 nm siendo el
valor teórico .44 de absorbancia a 510 nm.
Se comprobó el valor teórico de absorbancia de permanganato de potasio (KMnO3)
y de Cloruro de cobalto (ClCo2) con pequeñas discrepancias en los resultados.
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Referenciasbibliográficas
Estrella,S.C. (23 de Febrerode 2012). Equiposde laboratorio.Recuperadoel 21de Juniode 2015,
de https://equiposdelaboratorio.wordpress.com/2012/02/23/espectrofotometro-uso-y-
caracteristicas/
Gallego,L.P. (2011). Scai. Recuperadoel 22 de Juniode 2015, de
www.scai.uma.es/servicios/aqcm/ems.html
Greenwich,R.(6 de Noviembre de 1997). Ecured. Recuperadoel 22 de Juniode 2015, de
www.ecured.cu/index.php/Espectrometro
Loon,J. V.(1980). AnalyticalAtomic Absorption Spectroscopy. New York:AcademicPress.
Morantes,Z. (2008). Simulacion dela radiación espectralde cuerpo negro a diferentes
temperaturas. Venezuela:Telemaquite.
Perez,G.(2012). Electroscopia.com.Recuperadoel 21de Juniode 2015, de
http://www.espectrometria.com/espectrometra_ultravioleta-visible
Westland,S.(2001). Imagen Digital. Recuperadoel 21 de Juniode 2015, de
http://gusgsm.com/funciona_colorimetro
OlsenE.D. (1990). Modern OpticalMethodsof Analysis. Editorial Reverte.
https://books.google.com.mx/books?id=gtRcq1g4DmYC&printsec=frontcover&hl=es&sour
ce=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false
9. 9
Anexo: Cuestionario 1.
1.- ¿Cuál es la diferencia entre colorímetro, fotómetro y espectrofotómetro?
Los colorímetros miden valores triestímulos más directamente que los
espectrofotómetros y funcionan basándose en filtros de color. Por eso, los
colorímetros no proporcionar datos de reflectancia espectral (Westland, 2001).
En otras palabras estos son dispositivos utilizados para la cuantificación de un color
y con los cuales se puede realizar una comparación con otro.
Mientras que un fotómetro es un aparato de laboratorio, el cual permite medir la
intensidad de la luz que cae sobre un objeto y lo ilumina.
A diferencia de estos dos el espectrofotómetro es utilizado en el laboratorio con el
fin de determinar la concentración de una sustancia en una solución, permitiendo
así la realización de análisis cuantitativos (Estrella, 2012).
2.- ¿Cuáles son las características más importantes de la espectroscopia de
absorción en las regiones UV y visible?
Utiliza la luz en los rangos visible y adyacentes (el ultravioleta (UV) cercano y el
infrarrojo (IR) cercano, esta es utilizada habitualmente para las determinaciones
cuantitativas de soluciones de iones metálicos de transición y compuestos
orgánicos muy conjugados (Perez, 2012).
3.- ¿Cuáles son las aplicaciones del análisis por absorción?
Esta es una de las técnicas más utilizadas para la determinación de más de 60
elementos, en una gran variedad de muestras. Entre algunas de sus múltiples
aplicaciones tenemos el análisis de: aguas, muestras geológicas, muestras
orgánicas, metales y aleaciones, petróleo y sus subproductos; y de amplia gama de
muestras de industrias químicas y farmacéuticas (Loon, 1980).
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4.- ¿Cuáles son los factores que deben cuidarse para obtener la linealidad en
el análisis fotométrico?
La ley de Beer-Lambert sólo se cumple para concentraciones bajas, a partir de una
concentración 0,01M empieza a haber desviaciones de la linealidad. La existencia
de otros equilibrios químicos en disolución, como ácido-base, de precipitación, de
formación de complejos, aunque no modifican la ley en sí misma, pueden modificar
la concentración de la sustancia que se mide y puede producir un error en el
resultado. La linealidad de la ley de Beer-Lambert se ve afectada si se producen
cambios en el índice de refracción a altas concentraciones del analito, si existe
difusión de la luz debido a partículas en la muestra, por la fluorescencia o
fosforescencia de la muestra, debido a radiación no monocromática y en algunos
casos por la presencia de una radiación parásita.
5.- ¿Qué espectrofotómetros existen en el laboratorio; las partes que los
componen y funciones de ellas?
• Laboratorio de ambiental
Marca: Termo Spectronic - Modelo: Ice 3000 AA spectrometer
• Laboratorio de microbiología
Marca: Termo Spectronic - Modelo: Evolution 201, UV- visible
• Laboratorio de ambiental
Marca: Termo Spectronic - Modelo: Aquamate pluss, UV- vis
• Laboratorio de alimentos
Marca: Termo Spectronic - Modelo: Genesys
• Laboratorio de química analítica
Marca: Termo Spectronic - Modelo: Genesys 10s
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Las partes que componen un espectrofotómetro son las siguientes:
Fuente de luz: ilumina la muestra química o biológica, pero para que realice su
función debe cumplir con las siguientes condiciones: estabilidad, direccionalidad,
distribución de energía espectral continua y larga vida.
Monocromador: aísla las radiaciones de longitud de onda deseada, logrando
obtener luz monocromática.
Colimador:es un lente que lleva el haz de luz entrante con una determinada longitud
de onda hacia un prisma, el cual separa todas las longitudes de onda de ese haz
logrando que se redireccione hacia la rendija de salida.
Compartimiento de muestra: es donde se lleva a cabo la interacción R.E.M. con la
materia.
Detector: se encarga de evidenciar una radiación para que posteriormente sea
estudiada y saber a qué tipo de respuesta se enfrentarán (fotones o calor).
Registrador: Convierte el fenómeno físico en números proporcionales al analito en
cuestión.
Fotodetectores: perciben la señal en forma simultánea en 16 longitudes de onda y
cubren al espectro visible, de esta manera se reduce el tiempo de medida y minimiza
las partes móviles del equipo.
6.- ¿En qué consiste una curva espectral y que utilidad tiene?
La curva espectral de una sustancia química indica las características de absorción
de dicha sustancia con relación a la longitud de onda. Algunas veces se la presenta
como Absorbancia vs longitud de onda y el espectro se llama "espectro de
absorción", o en función de la transmitancia, y se llama, "espectro de transmisión".
Esto sucede por la retención de energía radiante por la capa de material interpuesta
en la trayectoria de la radiación, y aunque la energía absorbida corresponde a una
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misma longitud de onda se observa una banda de absorción y no líneas, así la curva
del espectro está formada por las lecturas que realiza el aparato para reproducir un
gráfico en función de una longitud de onda específica, con el fin de apreciar los
trazos que capta el espectrofotómetro.
Las curvas espectrales son características de la sustancia absorbente y por lo tanto
pueden utilizarse para en análisis cualitativo del soluto (Olsen, 1990).
