1er lab de instru[1]
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DETERMINACIÓN DE UN ESPECTRO DE ABSORCIÓN
CURSO: LABORATORIO DE ANÁLISIS INSTRUMENTAL.
PROFESORA:
QUÍM. MARÍA ANGÉLICA RODRIGUEZ BEST.
ALUMNA:
Calderón Boada, Andrea Natalí.
FACULTAD: Química, Ing. Química e Ing. Agroindustrial.
EAP: Ingeniería Agroindustrial.
RESUMEN:
En la presente práctica se determinó, con ayuda del
espectrofotómetro, la medida de la transmitancia del maíz morado y
de un sobre de chicha morada.
Para la verificación del espectrofotómetro se empleo una solución de
CoCl2 y un blanco de HCl al 1%. Las mediciones de las transmitancias
se realizaron a diferentes longitudes de onda que van desde 450nm a
700nm (intervalo correspondiente al rango visible).
Luego se realizó lo mismo con las muestras, donde los solventes
utilizados fueron agua y etanol, empleando agua destilada como
blanco.
Ya obtenidos los datos, se deberá realizar gráficas relacionando la
longitud de onda con la transmitancia y luego con la absorbancia ,
con el objetivo de poder observar las diferencias entre ambas
muestras y determinar la presencia de antocianinas, las cuales
ocasionan oscilaciones en la gráfica.
PRINCIPIOS TEÓRICOS
El espectrofotómetro
El espectrofotómetro es un instrumento que permite comparar la radiación absorbida o transmitida por una solución que contiene una
cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia.
Utiliza cromadores. Con ellos se obtiene un haz de luz monocromático cuya longitud de onda se varía a voluntad. Los monocromadores pueden ser de dos tipos: prismas y redes de difracción.
Todas las sustancias pueden absorber energía radiante, aún el vidrio que parece ser completamente transparente absorbe longitud de ondas que pertenecen al espectro visible; el agua absorbe fuertemente en la región del infrarrojo.
La absorción de las radiaciones ultravioleta, visibles e infrarrojas depende de la estructura de las moléculas, y es característica para cada sustancia química.
Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energía es absorbida; la energía radiante no puede producir ningún efecto sin ser absorbida.
Espectro de absorción
Cada especie absorbente, que recibe el nombre de cromógeno, tiene un determinado espectro de absorción. El espectro de absorción es un gráfico donde se representa en ordenadas la Absorbancia y en abcisas la longitud de onda. La medida de la cantidad de luz absorbida por una solución es el fundamento de la espectrofotometría de absorción.
Longitud de onda
La longitud de una onda es el período espacial de la misma, es decir, la distancia a la que se repite la forma de la onda.
La longitud de onda es una distancia real recorrida por la onda (que no es necesariamente la distancia recorrida por las partículas o el medio que propaga la onda, como en el caso de las olas del mar, en las que la onda avanza horizontalmente y las partículas se mueven verticalmente).
La letra griega λ (lambda) se utiliza para representar la longitud de onda en ecuaciones.
En el Sistema Internacional, la unidad de medida de la longitud de onda es el metro, como la de cualquier otra longitud. Según los órdenes de magnitud de las longitudes de onda con que se esté trabajando, se suele recurrir a submúltiplos como el milímetro (mm), el micrómetro (μm) y el nanómetro (nm).
Transmitancia
La transmitancia o transmitencia es una magnitud que expresa la cantidad de energía que atraviesa un cuerpo en la unidad de tiempo (potencia).
Su expresión matemática es:
Donde I0 es la intensidad del rayo incidente, e I es la intensidad de la luz que viene de la muestra. La transmitancia de una muestra está normalmente dada porcentualmente.
Absorbancia
La absorbancia (A) es definida como
,
Donde I es la intensidad de la luz con una longitud de onda específica y que es pasada por una muestra (intensidad de la luz transmitida)
y I0 es la intensidad de la luz antes de que entre a la muestra (intensidad de la luz incidente)
PROCEDIMIENTO
Determinación de un espectro de absorción
1. Fundamento: se basa en la interacción de la energía radiante sobre una sustancia.Las moléculas orgánicas que poseen grupos cromóforos tienen electrones que se pueden excitar con facilidad para promoverse a niveles mayores de energía por absorción en los intervalos del rango visible (400 – 750nm).Mediante un espectro se determina la longitud de onda que corresponde a la máxima absorción de la sustancia.
2. Equipo: espectrofotómetro GENESYS 20 – THERMO SCIENTIFIC.
3. Materiales:4 vasos de 50ml.2 fiolas de 25ml1 pipeta volumétrica de 5ml1 pipeta volumétrica de 2ml1 propipeta1 luna de reloj
4. Reactivos:Cloruro de cobalto.HCl.Etanol.Agua destilada.
5. Procedimiento:A) ESPECTRO DE ABSORCIÓN DEL CoCl2
Verificación del espectrofotómetro Genesys 20 – thermo scientific con CoCl2 en HCl al 1%
- Colocar en la celda solución de CoCl2 en HCl al 1%.- Colocar en otra celda HCl al 1% (blanco).- Medir las transmitancias en el rango de 450 nm a 700 nm
(comenzar a medir con intervalos de 10nm y cuando se esté cerca de 500nm los intervalos deberán ser de cada 5nm para visualizar mejor el fenómeno en este rango. A partir de 460nm, ya se podrá avanzar con diferencias de 20nm)
- Trazar en papel milimetrado el gráfico de %T vs. Longitud de onda.
- Trazar en papel milimetrado el gráfico de Absorbancia vs. Longitud de onda.
B) ESPECTRO DE ABSORCIÓN DEL MAÍZ MORADODeterminar el espectro de absorción del maíz morado y de un producto elaborado de chicha morada – SOLVENTE: AGUA
Maíz morado
- Pesar 3 granos de maíz morado, colocar en un vaso de 50ml (previamente pesado), agregar 20ml de agua destilada y calentar (una vez que empiece a hervir se deberá controlar que transcurran 20 minutos para retirarlo).
- Enfriar y tomar 5ml de solución y llevar a una fiola de 25ml enrasar con agua destilada.
- Leer en espectrofotómetro utilizando una celda para la muestra y otra celda con el blanco (agua destilada).
- Medir las transmitancias en el rango de 450nm a 700nm.- Trazar en papel milimetrado el gráfico %T vs. Longitud de
onda.- Trazar en papel milimetrado el gráfico de Absorbancia vs.
Longitud de onda.
Peso del vaso = 30.2883g Peso del vaso + maíz = 31.8285g
Peso del maíz = 1.5402g
Chicha morada en sobre
- Pesar aproximadamente 0.1g de un producto elaborado de chicha morada y disolver con 20ml de agua destilada. Tomar 2ml de la muestra y llevar a una fiola de 25ml con agua destilada.
- Leer en espectrofotómetro utilizando una celda para la muestra y otra celda con el blanco (agua destilada).
- Medir las transmitancias en el rango de 450nm a 700nm.- Trazar en papel milimetrado el gráfico %T vs. Longitud de
onda.
- Trazar en papel milimetrado el gráfico de Absorbancia vs. Longitud de onda.
Peso del vaso = 34.9895g Peso del vaso + chicha = 35.0917g Peso de chicha en sobre = 0.1022g
Determinar el espectro de absorción del maíz morado y de un producto elaborado de chicha morada- SOLVENTE: ETANOL
Maíz morado
- Pesar 3 granos de maíz morado, colocar en un vaso de 50ml, agregar 20ml de etanol, dejar en reposo hasta obtener la coloración deseada.
- Leer en espectrofotómetro utilizando una celda para la muestra y otra celda con el blanco (agua destilada).
- Medir las transmitancias en el rango de 450nm a 700nm.- Trazar en papel milimetrado el gráfico %T vs. Longitud de
onda.- Trazar en papel milimetrado el gráfico de Absorbancia vs.
Longitud de onda.
Peso del maíz = 1.3962g
Chicha morada en sobre
- Pesar 0.1g de un producto elaborado de chicha morada y disolver con 20ml de etanol, disolver y reservar para su determinación.
- Leer en espectrofotómetro utilizando una celda para la muestra y otra celda con el blanco (agua destilada).
- Medir las transmitancias en el rango de 450nm a 700nm.- Trazar en papel milimetrado el gráfico %T vs. Longitud de
onda.- Trazar en papel milimetrado el gráfico de Absorbancia vs.
Longitud de onda.
Peso de chicha en sobre = 0.1267g
CÁLCULOS Y TABLA DE RESULTADOS
A = 2 − log(%T) = −log T
CoCl2
%T vs. λ (nm)
λ (nm) %T450 52,8470 37,8490 31,8500 28,9505 27,5510 26,8515 26,7520 27,4525 30,2530 32,4535 36,2540 41,1560 64,4580 81,5600 85,7620 88,2640 88,7660 89,9680 91,9700 93,5
CoCl2
A vs. λ (nm)
λ (nm) A450 0,277470 0,423490 0,498500 0,539505 0,561510 0,572515 0,573520 0,562525 0,520530 0,489535 0,441540 0,386560 0,191580 0,089600 0,067620 0,055640 0,052660 0,046680 0,037700 0,029
GRANOS DE MAÍZ + AGUA
%T vs. λ (nm)
λ (nm) %T450 52,9470 55490 54,5500 53,6505 53,2510 52,7515 52,5520 52,3530 52,3540 53,4550 54,9560 57,4580 64,5600 73,3620 82,5640 89,3660 92,9680 94,8700 96,2
GRANOS DE MAÍZ + AGUA
A vs. λ (nm)
λ (nm) A
450 0,277
470 0,260
490 0,264
500 0,271
505 0,274
510 0,278
515 0,280
520 0,281
530 0,281
540 0,272
550 0,260
560 0,241
580 0,190
600 0,135
620 0,084
640 0,049
660 0,032
680 0,023
700 0,017
CHICHA MORADA EN
SOBRE + AGUA
%T vs. λ (nm)
λ (nm) %T450 64,1460 57,4470 49,4480 42,4490 37,3500 33,8505 32,6510 32,2515 32,5520 33,5525 34,2530 36,1535 38,4540 41,3550 48,6560 59,2570 71,1580 80,1600 85,3620 77,4640 79,1650 87660 92,9680 97,6700 98,6
CHICHA MORADA EN
SOBRE + AGUA
A vs. λ (nm)
λ (nm) A
450 0,193
460 0,241
470 0,306
480 0,373
490 0,428
500 0,471
505 0,487
510 0,492
515 0,488
520 0,475
525 0,466
530 0,442
535 0,416
540 0,384
550 0,313
560 0,228
570 0,148
580 0,096
600 0,069
620 0,111
640 0,102
650 0,060
660 0,032
680 0,011
700 0,006
GRANOS DE MAÍZ + ETANOL
%T vs. λ (nm)
λ (nm) %T
450 81,8
470 81,8
490 78,9
500 76,7
505 75,5
510 74,5
515 73,6
520 72,8
525 72
530 71,6
535 71,4
540 71,2
560 73,8
580 79,5
600 85,4
620 92,7
640 96,4
660 97,9
680 98,5
700 99,2
GRANOS DE
MAÍZ + ETANOL
A vs. λ (nm)
λ (nm) A
450 0,087
470 0,087
490 0,103
500 0,115
505 0,122
510 0,128
515 0,133
520 0,138
525 0,143
530 0,145
535 0,146
540 0,148
560 0,132
580 0,100
600 0,069
620 0,033
640 0,016
660 0,009
680 0,007
700 0,003
CHICHA MORADA EN
SOBRE + ETANOL
%T vs. λ (nm)
λ (nm) %T
450 55,2
470 43,1
490 31,7
500 27,9
505 26,5
510 25
515 24,4
520 24,6
525 25,4
530 26,2
535 27,3
540 28,9
545 30,7
550 33,2
555 35,9
560 40,4
570 52,9
580 66
600 75,9
610 73,1
620 66,7
630 64,7
640 72,5
660 89,3
680 94,1
700 95,4
CHICHA MORADA EN
SOBRE + ETANOL
A vs. λ (nm)
λ (nm) A
450 0,258
470 0,366
490 0,499
500 0,554
505 0,577
510 0,602
515 0,613
520 0,609
525 0,595
530 0,582
535 0,564
540 0,539
545 0,513
550 0,479
555 0,445
560 0,394
570 0,277
580 0,180
600 0,120
610 0,136
620 0,176
630 0,189
640 0,140
660 0,049
680 0,026
700 0,020
GRÁFICOS
400 450 500 550 600 650 700 7500
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
(515 , 26.7)
ESPECTRO DE ABSORCIÓN DEL CoCl2%T vs. λ (nm)
λ (nm)
%T
400 450 500 550 600 650 700 7500.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600 (515 , 0.573)
Espectro de absorción del CoCl2A vs. λ (nm)
λ (nm)
A
400 450 500 550 600 650 700 75048
52
56
60
64
68
72
76
80
84
88
92
96
(520 , 52.3) (530 , 52.3)
GRANOS DE MAÍZ + AGUA%T vs. λ (nm)
λ (nm)
%T
400 450 500 550 600 650 700 7500.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300 (530 , 0.281)(520 , 0.281)
GRANOS DE MAÍZ + AGUAA vs. λ (nm)
λ (nm)
A
420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 7200
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
(510 , 32.2)
(620 , 77.4)
CHICHA MORADA EN SOBRE + AGUA%T vs. λ (nm)
λ (nm)
%T
400 450 500 550 600 650 700 7500.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600(510 , 0.492)
(620 , 0.111)
CHICHA MORADA EN SOBRE + AGUAA vs. λ (nm)
λ (nm)
A
400 450 500 550 600 650 700 75060
65
70
75
80
85
90
95
100
105
(540 , 71.2)
GRANOS DE MAÍZ + ETANOL%T vs. λ (nm)
λ (nm)
%T
400 450 500 550 600 650 700 7500.000
0.020
0.040
0.060
0.080
0.100
0.120
0.140
0.160 (540 , 0.148)
GRANOS DE MAÍZ + ETANOLA vs. λ (nm)
λ (nm)
A
400 450 500 550 600 650 700 7500
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
(515 , 24.4)
(630 , 64.7)
CHICHA MORADA EN SOBRE + ETANOL%T vs. λ (nm)
λ (nm)
%T
400 450 500 550 600 650 700 7500.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700(515 , 0.613)
(630 , 0.189)
CHICHA MORADA EN SOBRE + ETANOLA vs. λ (nm)
λ (nm)
A
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Se observan distintas variaciones (caídas) en las gráficas, por ejemplo:%T vs. λ Gráfica chicha morada en sobre + etanol: tiene 2 caídasGráfica chicha morada en sobre + agua: 2 caídas Gráfica Grano de maíz + etanol: 1 caídaGráfica Grano de maíz + agua: 1 caída
A vs. λ Gráfica Chicha más etanol: 2 picosGráfica Chicha más agua: 2 picosGráfica Maíz más etanol: 1 picoGráfica Maíz más agua: 1 pico
Esto se debe a que el maíz morado presenta antocianinas las cuales alteran la trasmitancia y la absorbancia de la luz.
En la gráfica que representa a los granos del maíz disuelto en agua, se observa que hay una variación a partir de 520nm. Al comparar esto con la bibliografía deducimos que nuestra muestra contiene a la antocianina cianidina-3-glucósido, la cual presenta como longitud máxima 523nm (valor cercano al obtenido en la gráfica).
En la gráfica de chicha morada con agua, se observa que hay una variación en la longitud de onda de 510nm. Esto comprobaría la presencia de la antocianina pelargonidina- 3 – glucósido, la cual presenta según la bibliografía, una longitud máxima de 506nm (valor que no difiere mucho con el obtenido en la práctica).
En cambio se puede observar en esta misma gráfica, que también hay una variación en los 620nm, valor que no concuerda con ninguna longitud de onda de las antocianinas presentes en el maíz morado. Esto podría deberse a que como la muestra de chicha utilizada es un producto elaborado, muy probablemente se emplean otros colorantes o aditivos que no necesariamente son extraídos del producto natural; los cuales presentan diferente longitud de onda.
En la gráfica del maíz con etanol hay variación en 540nm, lo cual señala presencia de cianidina – 3 – galactósido.
En la gráfica de chicha con etanol hay fluctuación en 515nm, valor que podría concordar con el de pelargonidina- 3 – glucósido, pero que sin embargo no es tan cercano como en el caso de la chicha con agua, lo que demuestra que el mejor solvente para las antocianinas es el agua.
En la gráfica de chicha con etanol también hay variación en 630nm, valor que demuestra la presencia de otros colorantes, no provenientes de las antocianinas del maíz morado.
Estructura de una antocianina
CONCLUSIONES
En la gráfica del espectro de absorción del CoCl2 se obtiene una longitud de onda de 515nm, lo que se puede verificar con la teoría, la cual señala que la máxima absorción se da en 510nm. Esto comprueba que el equipo estaba bien calibrado.
Es importante trabajar a la longitud de onda a la que la sustancia estudiada absorbe la mayor cantidad de luz (a mayor cantidad de luz, mayor cantidad de sustancia).
El color de las sustancias se debe a que éstas absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbida.
El maíz morado contiene importantes antocianinas, pero la cianidina 3-glucósido es el componente mayoritario presente en todas las especies del maíz morado. Otras son:
pelargonidina 3-glucósido peonidina 3-glucósido cianidina acilada 3-glucósido pelargonidina acilada 3-glucósido peonidina acilada 3-glucósido
Las antocianinas representan el grupo más importante de pigmentos hidrosolubles detectables en la región visible por el ojo humano.
RECOMENDACIONES
Limpiar cada celda antes de colocarla nuevamente al espectrofotómetro para evitar interferencias de la solución anterior o que algún contaminante pueda interferir en la lectura de la transmitancia.
Asegurarse de cambiar constantemente la longitud de onda requerida, no sin antes haber leído la transmitancia del 100% del blanco utilizado.
Al momento de manipular la balanza analítica, procurar no derramar sustancias, ya que esto podría afectar el peso de la muestra o alterar la balanza para la siguiente pesada.
Asegurarse de haber cerrado bien el espectrofotómetro luego de colocado la celda correspondiente, para evitar la interferencia de la luz del exterior.
Si se observa que una lectura de la transmitancia difiere demasiado con la anterior, procurar medir a longitudes de ondas más cercanas, para lograr observar el fenómeno en dicho rango.
BIBLIOGRAFÍA
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http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lqf/quintero_h_cm/capitulo6.pdf
http://www.scielo.org.pe/pdf/rsqp/v75n1/a10v75n1.pdf
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webs.uvigo.es/depc07/archivos/
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www.tesisenred.net/TESIS_UJI/AVAILABLE/TDX//marin2.pdf
www.unizar.es//quimica_analitica/tesis_doctorales.html
http://www.calidoscopio.com/calidoscopio/ecologia/quimica/
analit1.pdf
www.uco.es/centros//quimicaanalitica.html