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DEPARTAMENTO CIENCIAS QUÍMICO - BIOLÓGICAS

LABORATORIO QUÍMICA ANALÍTICA II

PRÁCTICA 3 Ley De Beer: Curva De Calibración

Mtra. Viridiana Gallegos

Integrantes:

DEPARTAMENTO CIENCIAS QUÍMICO - BIOLÓGICAS Práctica 3 Ley de Beer: curva de calibración

Objetivos  

Elaborar una curva de calibración a partir de la medición de la absorbancia de soluciones estándar de sulfato de cobre (II). Determinar la concentración de una solución de concentración desconocida de sulfato de cobre (II) a partir de la curva de calibración.

Introducción Un gran número de moléculas, iones y complejos son capaces de absorber luz a una longitud de onda dada en la región ultravioleta y/o visible. La ley de Beer establece que la absorbancia de una muestra, a determinada longitud de onda, depende de la cantidad de especie absorbente con la que se encuentra el haz de luz al pasar por la muestra. La ley dice que tres fenómenos son responsables de disminuir la cantidad de luz, después de que esta pasa por algún medio que absorba: 1) La cantidad (concentración) de materia que absorbe en el medio. 2) La distancia que la luz tiene que viajar a través de la muestra (trayecto óptico). 3) La probabilidad de que el fotón de cierta longitud de onda sea absorbido por el material (coeficiente de absorción o de extinción molar). La expresión matemática de la ley de Beer es:

A = log(I0/I) = εbc (1) Donde: A = absorbancia I0 = intensidad de la luz antes de entrar a la celda I = intensidad de la luz después de salir de la celda c = concentración molar del soluto b = longitud de la celda (cm) ε = coeficiente de extinción molar

En la figura 3.1.(A) se muestran los espectros de absorción de soluciones de diferente concentración de un determinado compuesto. Como se puede observar, este analito presenta tres

DEPARTAMENTO CIENCIAS QUÍMICO - BIOLÓGICAS máximos de absorción (393, 426 y 491 nm). En general, cuando se utilizan soluciones de concentración adecuada, la ley de Beer se obedece en forma rigurosa para una especie absorbente. La gráfica de concentración vs. absorbancia para uno de estos máximos se conoce como curva de calibración (figura 3.1.(B)). Cuando existe un comportamiento lineal entre ambas variables, es posible realizar un ajuste lineal, el cual conduce a la ecuación para una recta y = mx + b.1 A partir de la ecuación de la recta se puede determinar la concentración (x) en una muestra desconocida mediante la lectura de la absorbancia a esa longitud de onda, por ejemplo, si una solución presenta una absorbancia de 0.300, el cálculo indica que su concentración es 4.46 X 10 -6 M.

Figura 3.1. (A) Espectros de absorción UV-Vis de soluciones de diferente concentración del compuesto. (B) Curva de calibración utilizando el máximo de absorción a 393 nm 2

Equipo, materiales y reactivos a) Equipo  

Espectrofotómetro ultravioleta visible Computadora portátil por equipo

b) Materiales          

2 vasos de precipitados de 100 mL 6 celdas de vidrio o de plástico 5 tubos de ensayo de 15 x 125 mm 1 gradilla 2 pipetas volumétricas de 1 mL 2 pipetas volumétricas de 2 mL 1 pipeta volumétrica de 5 mL 1 piceta 1 pipetor o jeringa para pipeta 7 pipetas Pasteur 1 agitador

DEPARTAMENTO CIENCIAS QUÍMICO - BIOLÓGICAS  

1 recipiente para residuos Sanitas para celdas

c) Reactivos   

Solución de CuSO4 0.100 M (acidificada, para evitar precipitación) Solución problema de CuSO4 Agua destilada

Seguridad Usted trabajará con sulfato de cobre (II) pentahidratado, CuSO4·5H2O, el cual es irritante al contacto con la piel y vías respiratorias; es moderadamente tóxico por ingestión e inhalación. Utilice lentes, bata y guantes (si es de piel sensible). Para más información sobre los riesgos de este compuesto, consulte las hojas de datos de seguridad.

Procedimiento 1. Encender el espectrofotómetro quince minutos antes de iniciar las lecturas. 2. Seleccionar la opción de “longitud de onda fija” o “photometric” en el espectrofotómetro e ingresar la longitud de onda de trabajo (para esta práctica, 810 nm). 3. Hacer el blanco utilizando el mismo disolvente en el que se prepararon las disoluciones. 4. Colocar aproximadamente 15 mL de la solución estándar de CuSO4 0.100 M en un vaso de precipitado y aproximadamente 15 mL de agua destilada en otro vaso de precipitado. 5. Etiquetar cinco tubos de ensayo limpios y secos, del uno al cinco. Preparar las soluciones estándar de acuerdo con la siguiente tabla. Mezclar muy bien cada solución con el agitador. Se debe limpiar muy bien el agitador entre mezcla y mezcla. 6. L e e r

la absorbancia a 810 nm de las cinco soluciones estándar y de la muestra problema. Anotar los valores obtenidos en la tabla de resultados.

DEPARTAMENTO CIENCIAS QUÍMICO - BIOLÓGICAS Manejo de residuos Una vez terminada la práctica, colocar las soluciones en el recipiente adecuado para residuos. Diagramas de flujos

DEPARTAMENTO CIENCIAS QUÍMICO - BIOLÓGICAS Resultados 1. Anotar los valores de absorbancia de cada disolución en la siguiente tabla: Tubo 1 2 3 4 5 Muestra Problema Muestra Problema

Concentración de CuSO4 (M) 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.057 0.074

Absorbancia 0.350 0.560 0.735 0.953 1.146 0.717 0.887

Análisis de datos 1. Calcular la ecuación de la regresión lineal (la línea de mejor ajuste) de absorbancia vs. concentración para las soluciones estándar de CuSO 4 que cumplieron con la ley de Beer, e imprimir una gráfica que muestre los datos y la ecuación de la regresión lineal.

Absorbancia (810 nm)

Curva de calibración CuSO4 1.4 1.2 1 0.8 0.6

f(x) = 9.93 x + 0.15 R² = 1

0.4 0.2 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

Concentración (M)

DEPARTAMENTO CIENCIAS QUÍMICO - BIOLÓGICAS 2. Determinar la concentración de la solución desconocida de CuSO4.

3. Con los datos obtenidos por los demás equipos que recibieron la misma muestra problema, calcular la incertidumbre del resultado. Muestra problema x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 X promedio Incertidumbre

Concentración (M) 0.033 0.054 0.057 0.092 0.063 0.074 0.049 0.060 0.018 Prom ± incertidumbre 0.060 ± 0.018

DEPARTAMENTO CIENCIAS QUÍMICO - BIOLÓGICAS 4. Describir un método alternativo para determinar la concentración molar de la solución desconocida CuSO 4, utilizando el valor de absorbancia obtenido para una de las soluciones estándar.

Cuestionario 1. ¿Cuáles son las principales limitaciones de la ley de Beer? - La concentración solo es aplicable a disoluciones diluidas (...