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Determinación de concentración de Fe en tabletas de Hemobión UEA: Laboratorio de análisis instrumental 7-junio-2018 RESUMEN En el presente trabajo se discutirán las observaciones y datos obtenidos a partir de la determinación de hierro en tabletas de sulfato ferroso, la cual se trató con 1,10fenantr...

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Determinación de concentración de Fe en tabletas de Hemobión UEA: Laboratorio de análisis instrumental

7-junio-2018

RESUMEN En el presente trabajo se discutirán las observaciones y datos obtenidos a partir de la determinación de hierro en tabletas de sulfato ferroso, la cual se trató con 1,10fenantrolina, produciendo un complejo de color anaranjado. A partir de este complejo que se formó también en la muestra patrón se realizaron todos los pasos de validación de un proceso analítico como son: curva de calibración, límites de detección, cuantificación, para determinar la cantidad de hierro presente en la muestra.

INTRODUCCIÓN La ortofenantrolina reacciona con el Fe 2+ originando un complejo de color rojoanaranjado característico (ferroína) que absorbe notablemente en las regiones del espectro visible de alrededor de 500-510 nm. El Fe 3+ no presenta absorción a esa longitud de onda y debe ser reducido a Fe 2+ mediante un agente reductor apropiado, como la hidroxilamina. La reducción cuantitativa de Fe 3+ a Fe2+ ocurre en pocos minutos en un medio ácido (pH 4-5). Después de la reducción del Fe 3+ a Fe2+, se da la formación de un complejo con la adición de ortofenantrolina. En un medio acido la ortofenantrolina se encuentra en su forma protonada como ion 1,10-fenantrolin (FenH +). La reacción de complejación puede ser descrita por la siguiente ecuación:

Fig.1Estructura química de la ferroína. Consiste en 3 moléculas de 1,10-fenantrolina) alrededor de un átomo central de Fe.

Los átomos

de

carbono

de

la

ferroína están

representados

sombras grises. Los átomos de N están representados en blanco.

con

Un método muy sensible para la determinación del hierro se basa en la formación de un complejo rojo-anaranjado de hierro (II) con o-fenantrolina. La o-fenantrolina es una base débil y en disolución ácida, la principal especie es el ion fenantrolina, PhH+. La reacción de formación del complejo se describe según la ecuación: Fe3+ + 3PhH+

Fe(Ph) 3 3+ + 3H+ K= 2.5x106 a 25°C.

Previo al acomplejamiento, las soluciones de Fe deben ser tratadas con un reductor para asegurar que todo el hierro se encuentre como ión Fe 2+. Para ello se emplea un exceso de hidroquinona o clorhidrato de hidroxilamina en solución: 2Fe3+ + 2NH2OH + 2OH-

2Fe2++ N2 + 4H2O

La formación cuantitativa del complejo se observa en el intervalo de pH 2-9. Se recomienda un pH próximo a 4 para evitar la precipitación de diversas sales de hierro como puede ser el fosfato. Una vez formado el color del complejo es estable durante largos períodos de tiempo. Se debe esperar 10 minutos para que se desarrolle la máxima intensidad de color antes de realizar la medición de la absorbancia. La lectura de la absorbancia se realiza en el intervalo de 490 a 520 nm. Determinados iones interfieren en el análisis del hierro, y, por tanto, no interesan

que

estén

presentes.

Estos

generalmente

comprenden

iones

coloreados, la plata y el bismuto que precipitan con el reactivo y el cadmio, mercurio y zinc que forman complejos solubles incoloros con el reactivo y rebajan la intensidad del color. En ciertas condiciones el molibdeno, tungsteno, cobre, cobalto, níquel y estaño pueden también interferir.

Objetivos Objetivo general 

Realizar el análisis cuantitativo de Fe(II) en tabletas de sulfato ferroso

Objetivo específico  Determinar experimentalmente la concentración de la muestra de Sulfato Ferroso heptahidratado por medición de espectros de absorción uv-visible en la disolución de la tableta.

 Calcular la cantidad de Fe 2+ presente en la pastilla de Sulfato Ferroso a partir de la curva de calibración.  Comparar el resultado experimental de la cantidad de Fe 2+ con el teórico en la tableta. MATERIALES, REACTIVOS Y PROCEDIMIENTO Materiales 1 piseta 3 pipetas volumétricas de 1 mL 1 pipeta volumétrica de 2 mL 1 matraz volumétrico de 25 mL 1 gradilla 1 tubo de ensaye de 25 mL 1 espectrofotómetro

Reactivos Hemobion® 200 (Merck) Sulfato Ferroso Heptahidratado

Preparación de solución estándar SE Se pesaron exactamente (0.03535 ± 0.0001) g de Sulfato Ferroso Heptahidratado FeSO (¿¿ 4 ) , se disolvió en agua desionizada y se aforo a (100 ± 0.04) mL. Esta fue la ¿ solución estándar de Fe (SE). Solución A Como solución A se utilizó una solución comercial de ácido clorhídrico (HCL) valorada 1M. Solución B Se pesaron (8.2030 ± 0.0001) g de acetato de sodio (NaC2 H 3 O 2) , se disolvieron en agua desionizada y se aforo a (50.00 ± 0.04) mL; obteniendo una solución de concentración 2M. Solución C NH Se pesaron (5.0000 ± 0.0001) g de clorhidrato de hidroxilamina (( ¿¿ 2OH ) HCl ) , ¿ se disolvieron en agua desionizada y se aforo a (50.00 ± 0.04) mL. Solución D

C Se pesaron (0.0500 ± 0.0001) g de 1,10-fenantrolina (¿ ¿ 12 H 8 N 2 ) , se ¿ disolvieron en agua desionizada y se foro a (50.00 ± 0.04) mL. Solución problema de Fe (SP) Se pesaron exactamente (152.90 ± 0.01) mg de polvo de tabletas de Hemobion® 200 (Merck), que se suspendieron previamente en agua durante 11 horas, después de filtrar y lavar el polvo en el papel filtro con agua desionizada se llevó a (100.0 ± 0.1) mL en un matraz volumétrico. Preparación de las soluciones para la curva de calibración Se preparón 7 soluciones (como se muestra en la tabla 1) de las cuales se midió la espectrofotometría de cada una de ellas. Sistema

0

1

2

3

4

5

6

7

Problem a 0.3 0 1 1 1 2 25

V. Estándar 0 0.2 0.5 0.8 1.1 1.4 1.7 2 V. Problema 0 0 0 0 0 0 0 0 V. Sol´n A 1 1 1 1 1 1 1 1 V. Sol’n B 1 1 1 1 1 1 1 1 V. Sol’n C 1 1 1 1 1 1 1 1 V. Sol’n D 2 2 2 2 2 2 2 2 V. Agua 25 25 25 25 25 25 25 25 desionizada Tabla 1. Se muestra el volumen que se tomó de cada sistema para hacer cada una de las soluciones para su curva de calibración. Determinación de Fe(II) en una muestra problema.

Para determinar Fe(II) en una muestra problema se sigue el mismo procedimiento que para las soluciones estándar; se mide la absorbancia y, si queda dentro de los límites de determinación de la curva patrón se obtiene la concentración de Fe(II) en la muestra por interpolación gráfica o analítica. En la hoja de cálculo se anexa los cálculos para la determinación de la concentración de la muestra problema. Resultados Se realizó la medición de la solución más concentrada para determinar la longitud de onda a la cual se haría las mediciones y se obtendría la absorbancia máxima de lo cual se obtuvo los resultados mostrados en la tabla 2. Tabla 2: Absorbancias de

solución

longitud de onda 490 495 500 505 506 507 508 509 510 511 512 513 515 520 525 530

absorbanci a 1.131 1.146 1.167 1.193 1.197 1.2 1.205 1.209 1.211 1.212 1.212 1.21 1.2 1.152 1.053 0.933

Se realizó de acuerdo con los datos el gráfico de la absorbancia a diferentes longitudes de onda a una concentración de ( ± )

Longitud vs absorbancia de solución concentrada 1.4

Absorbancia/ua

1.2 1 0.8 0.6 Longitud vs absorbancia

0.4 0.2 0 485

490

495

500

505

510

515

520

525

530

535

Longitud de onda (nm)

Fig 2. longitud de onda (nm) vs absorbancia (ua) determinadas con un espectrofotometro Al observar el gráfico de absorbancia para la solución más concentrada se obtuvo el máximo a una longitud de onda de 510 nm correspondiente a la región uvvisible, siendo esta la longitud de máxima absorbancia determinada por el barrido espectral. Para comprobar esto, tambien se pasaron las muestras por triplicado en un espectrofotómetro y los resultados se graficaron para observar el máximo de absorbancias en todas las soluciones preparadas.

Fig 3. longitud de onda (nm) vs absorbancia (ua) determinadas con un espectrofotómetro de doble az

A partir de los datos obtenidos se trabajó a la misma longitud de onda y se midió las distintas concentraciones para determinar la curva de calibración.

La curva de calibración obtenida fue la siguiente: Fig 4. Curva de calibracion de Fe Tabla 3: Concentraciones de la s soluciones estándar del analito de la curva de calibración ∆Abs/ua [FeSO4*7H2O]/M ∆[FeSO4*7H2O]/M Abs/ua 0.001 0.000000 0.000004 -0.001 0.001 0.00001473 0.00000003 0.232 0.001 0.00002947 0.00000006 0.439 0.001 0.00004420 0.00000009 0.736 0.001 0.0000589 0.0000001 0.981 0.001 0.0000737 0.0000001 1.212

La solución problema fue medida su absorbancia a 510nm la cual fue de 0.637 ua a partir de los datos de la curva de calibración (ecuación de la línea recta) se obtuvo mediante interpolación la concentración de la solución problema, la cual fue de 0.00004 ± 0.00001M a partir de la cual se hizo los cálculos para determinar la cantidad de Fe que contiene cada tableta y comparar con lo establecido en la etiqueta, considerando que el método de calibración que estamos utilizando tiene un error de 0.1 M. Se obtuvo que en 51.2 ±0.1 mg de tableta hay 7.27mg de Fe lo cual se corroboro con la etiqueta la cual decía que en esa cantidad de tableta había 7.32 mg de Fe, por lo tanto, se obtuvo un buen resultado ya que lo obtenido comprende el 99.3 % de confianza de lo que marca la etiqueta. Conclusiones 

Se graficó una curva de valoración a partir de una solución estándar para determinar la cantidad de hierro en una tableta que contiene sulfato ferroso.



Se logró analizar la curva mediante el método gráfico, permitiéndonos determinar cuantitativamente los miligramos de hierro contenidos en tabletas de sulfato ferroso (FeSO4 *7H2O).



Se comprobó que cada tableta contiene 7.27mg (experimentalmente), comparado con 7.32mg (teórico), se puede decir que es un buen resultado ya que el porcentaje de confianza (fue del 99.3%), está dentro del establecido por la farmacopea que dice que para que sea un buen resultado debe estar entre 90110%.

Referencias:

(1) Instituto de biotecnología, Espectrofotometría de absorción, Iván Arenas Sosa, José Luis López Sánchez (2) CONNOR, K.A., "Curso de análisis farmacéutico", Ed. Reverté. 1980. (3) MIÑONES, J., "Manual de técnicas instrumentales", Círculo editor Universo. 1978 Hoja de cálculo: Concentración de Solución Estándar: Se pesaron 35.35 mg de FeSO47(H2O) y se aforo a 100 mL con agua desionizada. Entonces: C SM =

M FeS O

47 H 2 O

V de aforo (35.35 mg)( C ( SM )=

1 mol 1g )( ) 1000 mg 278.014 g mol =0.0012715 L (0.1 L)

Concentraciones de la solución problema de Fe:

C SP=

M FeS O V de aforo 4

(152.90 mg)( C ( SP )=

1g 1 mol ) )( mol 1000 mg 152.908 g =0.00999 L (0.1 L)

Expresiones para los cálculos de regresión lineal -

X Promedio es igual a la suma de las concentraciones sobre el número de muestras.

n

∑ Xi X ( prom) = -

i=1

n

Y(promedio) Es igual a la suma de las absorbancias entre el número de muestras. n

∑Yi Y ( promedio )= -

i=1

n

Sxx es igual a la suma de las concentraciones (xi) menos la concentración promedio (x (promedio) elevados al cuadrado

x 2 (¿¿ i) ¿ ¿ x (prom) ¿ ¿ ¿ S xx =∑ ¿ i

-

Syy es igual la suma de las absorbancias (y i) menos la absorbancia promedio elevados al cuadrado.

y (¿¿ i)2 ¿ ¿ y (prom) ¿ ¿ ¿ S yy =∑ ¿ i

-

Sxy es igual a la suma de las concentraciones esto entre paréntesis menos la concentración promedio multiplicados por esto entre paréntesis absorbancia menos la absorbancia promedio multiplicados entre sí.

S xy =∑ [ x i−x prom ][ y i − y prom ] i

-

La pendiente de la recta es igual a el valor de S xy dividido entre el valor de Sxx.

ˇ m= -

S xy S xx

La ordenada al origen es igual a la absorbancia promedio menos el valor de la pendiente multiplicada por el valor de la concentración promedio.

ˇb= y ( prom) −mˇ x ( prom ) -

El coeficiente de correlación cuadrático va a ser igual al valor de S xy elevado al cuadrado entre el producto de Sxx y Syy

S ¿ 2 ¿ xy ¿ ¿ S S (¿¿ xx )( ¿¿ yy ) ¿ ¿ R 2=¿ -

La incertidumbre de la pendiente es igual a el cociente entre la incertidumbre de y dividida entre la raíz cuadrada de Sxx.

Smˇ =

Sy

√ S xx...