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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

PRÁCTICA N°9: ESPECTROFOTOMETRÍA DOCENTE: Ing. Castro Zavaleta Víctor

INTEGRANTES: Alegría Rodríguez Rony Caballero Iparraguirre Anthony Caballero Sopán Jhonny

INTRODUCCIÓN La espectrofotometría es uno de los métodos de análisis más usados, y se basa en la relación que existe entre la absorción de luz por parte de un compuesto y su concentración. Cuando se hace incidir luz monocromática (de una sola longitud de onda) sobre un medio homogéneo, una parte de la luz incidente es absorbida por el medio y otra transmitida, como consecuencia de la intensidad del rayo de luz sea atenuada desde Po a P, siendo Po la intensidad de la luz incidente y P la intensidad del rayo de luz transmitido. Dependiendo del compuesto y el tipo de absorción a medir, la muestra puede estar en fase líquida, sólida o gaseosa. En las regiones visibles y ultravioleta del espectro electromagnético, la muestra es generalmente disuelta para formar una solución. Cada sustancia tiene su propio espectro de absorción, el cual es una curva que muestra la cantidad de energía radiante absorbida, Absorbancia, por la sustancia en cada longitud de onda del espectro electromagnético, es decir, a una determinada longitud de onda de la energía radiante, cada sustancia absorbe una cantidad de radiación que es distinta a la que absorbe otro compuesto (Fig. 1)

El método espectrofotométrico se rige por dos leyes fundamentales: Ley de Lambert y Ley de Beer.

LEY DE LAMBERT: Esta ley establece que cuando pasa luz monocromática por un medio homogéneo, la disminución de la intensidad del haz de luz incidente es proporcional al espesor del medio, lo que equivale a decir que la intensidad de la luz transmitida disminuye exponencialmente al aumentar aritméticamente el espesor del medio absorbente (Fig. 2)

LEY DE BEER: La intensidad de un haz de luz monocromática disminuye exponencialmente al aumentar aritméticamente la concentración de la sustancia absorbente, cuando este haz pasa a través de un medio homogéneo (Fig. 3)

ESPECTROFOTÓMETRO: Un espectrofotómetro es un instrumento usado en el análisis químico que sirve para medir, en función de la longitud de onda, la relación entre valores de una misma magnitud fotométrica relativos a dos haces de radiaciones y la concentración o reacciones químicas que se miden en una muestra. Hay varios tipos de espectrofotómetros, que son de absorción atómica, de absorción molecular (que comúnmente se conoce como espectrofotómetro UV-VIS), y no debe ser confundido con un espectrómetro de masa. PARTES DE UN ESPECTROFOTÓMETRO. El espectrofotómetro, en general, consta de dos dispositivos; un espectrómetro y un fotómetro. Un espectrómetro es un dispositivo que produce, dispersa y mide la luz. Un fotómetro tiene un detector fotoeléctrico que mide la intensidad de la luz. Espectrómetro: Produce un rango deseado de longitud de onda de luz. Primero un colimador (lente) transmite un haz recto de luz (fotones) que pasa a través de un monocromador (prisma) para dividirlo en varias componentes de longitudes de onda (espectro). Entonces un selector de longitud de onda (ranura) transmite sólo las longitudes de onda deseadas. Fotómetro: Después de que el rango deseado de longitud de onda de luz pasa a través de la solución muestra en la cubeta, el fotómetro detecta la cantidad de fotones que se absorbe y luego envía una señal a un galvanómetro o una pantalla digital. COMPONENTES DE UN ESPECTROFOTÓMETRO Fuente de luz La fuente de luz que ilumina la muestra debe cumplir con las siguientes condiciones: estabilidad, direccionabilidad, distribución de energía espectral continua y larga vida.

Las

fuentes

empleadas

llamado tungsteno), lámpara

de

son:

lámpara

arco de xenón,

lámpara LED que se utilizan en los laboratorios.

de wolframio (también lámpara

de deuterio y

Monocromador El monocromador aísla las radiaciones de longitud de onda deseada que inciden o se reflejan desde el conjunto, se usa para obtener luz monocromática. Está constituido por las rendijas de entrada y salida, colimadores y el elemento de dispersión. El colimador se ubica entre la rendija de entrada y salida. Es un lente que lleva el haz de luz que entra con una determinada longitud de onda hacia un prisma el cual separa todas las longitudes de onda de ese haz y la longitud deseada se dirige hacia otra lente que direcciona ese haz hacia la rendija de salida. Compartimiento de Muestra Es donde tiene lugar la interacción con la materia (debe producirse donde no haya absorción ni dispersión de las longitudes de onda). Es importante destacar, que durante este proceso, se aplica la ley de Lambert-Beer en su máxima expresión, con base en sus leyes de absorción, en lo que concierne al paso de la molécula de fundamental-excitado. Detector El detector es el encargado de captar la radiación y, a su vez, dejarla en evidencia para su estudio posterior. Existen dos tipos: a) los que responden a fotones; b) los que responden al calor. Fotodetectores En los instrumentos modernos se encuentra una serie de 16 fotodetectores para percibir la señal en forma simultánea en 16 longitudes de onda, cubriendo el espectro visible. Esto reduce el tiempo de medida, y minimiza las partes móviles del equipo.

Celdas Son los recipientes donde se depositan las muestras líquidas a analizar. El material del cual están hechas varía de acuerdo a la región que se esté trabajando; son de vidrio o plástico si se trabaja en la región visible, de cuarzo si se trabaja en la ultravioleta y de NaCl si se trabaja la región de infrarrojo. Se caracterizan por tener dos paredes correspondiente a los lados ópticos por donde cruza el haz de luz. En el laboratorio de la universidad contamos con un espectrofotómetro de absorción SQ 2800 UV-VIS. SQ-2800 es el diseño de uso general más económico en la línea de SpectroQuest. Se trata de un modelo autónomo con un ancho de banda fijo 4 nm y tiene todas las características que ofrece la línea SpectroQuest para una unidad independiente. Se proporciona un excelente rendimiento para mediciones en el rango de 190 nm a 1100 nm. Cuenta con una gran pantalla LCD de ángulo con ajuste de contraste para una visualización cómoda. El compartimento de la muestra grande se adapta a una amplia gama de soportes celulares y accesorios, incluyendo sorber peristáltica y sistema Peltier. Opcional software de descarga de PC y software de aplicación para PC Windows ® hacen de este instrumento muy versátil.

Fig. 4. Espectrofotómetro de absorción SQ 2800 UV-VIS.

OBJETIVOS  Determinar la longitud de onda adecuada (longitud máxima de absorción) y los niveles de concentración adecuados para el análisis cuantitativo por espectrofotometría.

MATERIALES Y MÉTODOS

Probeta

Azul de metilo

Balanza Analítica

Pizeta con agua

Espectrofotómetro de absorción SQ 2800

DISCUSIONES Según (patricia L, 2007) la principal materia colorante de la biga o achiote es la bixina y la norbixina; (Normas Oficiales Mexicanas, NOM-119-SSA1 1994) indica que la espectrofotometría máxima de la bixina es de 502nm y de la norbixina es de 482 nm, pero estos varian según las concentraciones. Según (Wentworth, 1966). En óptica la ley de Beer Lambert, también conocida como ley de Beer oley de Beer Lambert Bouguer es una relación empírica que relaciona la absorción de luz con las propiedades del material atravesado Según (Ricci, Ditzler y Nestor, 1994.) La absorbancia es importante porque es directamente proporcional a la concentración (c), de la especie que absorbe la luz en la muestra. Según (Perez Bendito D. y Pino Perez F. 1983) La espectrofotometría de absorción ultravioleta se basa en la absorción de la radiación ultravioleta visible por el analito, como consecuencia de la cual se origina un estado activado que posteriormente elimina su exceso de energía en forma de calor, pero como el calor liberado es cuantitativamente pequeño, el trastorno que se genera por este fenómeno es mínimo, garantizando resultados confiables. RECOMENDACIONES • Haber dejado unos días considerables la norbixina para que esta esté lo suficientemente seca. • Debemos tener en cuenta de que mientras menos cantidad de azul de metileno, se usa menor cantidad de agua destilada (según la formula C1V1=C2V2), por ello se prepara solo la muestra necesaria. • Como se requieren muestras de peso muy bajo se recomienda el uso de una balanza analítica, ya que esta da más precisión al trabajar con 4 o 5 decimales. CONCLUSIONES

• Según esto la longitud y la absorbancia son proporcionales hasta que se obtenga el punto máximo y de allí empieza a descender, Según su concentración varia la absorbancia del compuesto. Se determinó la longitud de onda óptima a las tres soluciones coloreadas teniendo como resultados las siguientes: para solución de color azul 586 nm, la solución de color rojo una longitud de onda de 371 nm y para la norbixina una longitud de onda de 900 nm concluyendo que los datos obtenidos experimentalmente, están dentro de los datos teóricos.