Reporte Practica 1 Rutinas de diagnostico (EMA) PDF

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CICLO ESCOLAR: 21/LABORATORIO DE ESPECTROSCOPIA MOLECULARY ATOMICAPractica 1: “Rutinas de Diagnostico”PROFESOR: Guzmán Castañeda Jesús IsraelEquipo 1  MAGAÑA LEON FATIMA GUADALUPE MARQUEZ MATEO JOSE DEL CARMEN MIRANDA GRANADOS CARLOS EDUARDOGRUPO: 3IMINSTITUTOPOLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR ...

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS. CICLO ESCOLAR: 21/2

LABORATORIO DE ESPECTROSCOPIA MOLECULAR Y ATOMICA

Practica 1: “Rutinas de Diagnostico”

PROFESOR: Equipo 1

Guzmán Castañeda Jesús Israel  MAGAÑA LEON FATIMA GUADALUPE  MARQUEZ MATEO JOSE DEL CARMEN  MIRANDA GRANADOS CARLOS EDUARDO

GRUPO:

3IM69

OBJETIVOS: Conocer las partes principales, el manejo de un espectrofotómetro UV-Visible y verificar las condiciones actuales del equipo.

” RUTINAS DE DIAGNOSTICO” C0NSIDERACIONES TEORICAS: La Espectroscopia UV-Visible es una técnica analítica empleada para absorción o emisión de radiación electromagnética por parte de una sustancia muestra, se utiliza radiación electromagnética (luz) de las regiones visible, ultravioleta cercana (UV) e infrarroja cercana (NIR) del espectro electromagnético. La espectroscopia UV-visible se utiliza para identificar algunos grupos funcionales de moléculas, y, además, para determinar el contenido y fuerza de una sustancia. Se utiliza de manera general en la determinación cuantitativa de los componentes de soluciones de iones de metales de transición y compuestos orgánicos altamente conjugados. Regiones detectables con esta técnica. UV: Comprende longitudes de onda desde los 200 hasta 380 nm.  

UV lejano: Ubicado entre la los 100 y 200 nm, nos permite lecturas de transición n→σ* correspondiente a compuestos con e- no enlazados. UV cercano: Ubicado entre los 200 y 380 nm, nos permite lecturas de transición π→π* correspondiente a compuestos insaturados.

Visible: Comprende longitudes de onda desde los 380 hasta 700 nm, nos permite lecturas de transición n→π* donde se involucran compuestos insaturados con pares de e- no enlazados.

EQUIPO: ESPECTRÓMETRO UV-VIS Exactitud fotométrica: Es el grado de concordancia entre la absorbancia real y la absorbancia medida. El error cometido al leer una absorbancia respecto de una de referencia se denomina incertidumbre siendo variables de esta la longitud de onda y ancho de banda. Linealidad fotométrica: Permite establecer el rango de absorbancia en el que el instrumento tiene respuesta proporcional a los cambios de concentración. Para ello se determina la respuesta del espectrofotómetro a diferentes concentraciones de una sustancia que cumpla con la ley de Lambert-Beer.

USOS: Se utiliza extensivamente en laboratorios de química y bioquímica para determinar pequeñas cantidades de cierta sustancia, como las trazas de metales en aleaciones o la concentración de cierto medicamento que puede llegar a ciertas partes del cuerpo.

DESARROLLO EXPERIMENTAL: Desarrollar el manual de operación, indicando el equipo utilizado. EQUIPO: 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.

Especificaciones: Detector: recibe la señal de la intensidad de la luz transmitida a cada longitud de onda y la transforma en señal eléctrica que un ordenador pueda procesar. Colimador: Se ubica entre la rendija de entrada y salida, 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. Sistema óptico: a través de filtros, lentes y redes de difracción se focaliza el haz de luz y se selecciona una longitud de onda fija. 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. Fuente de luz: suele ser una lámpara que emite una luz (por incandescencia de un filamento) policromática, es decir que contiene distintas longitudes de onda con distintas intensidades. Fotodetectores: Encargados de detectar los fotones que pasan por el trayecto óptico.

MANUAL DE OPERACIÓN: 1.Encendido de equipos: Tener todos los equipos conectados a un regulador, encender el pc y el monitor (es recomendable encender el pc para que el equipo pueda reconocer el software) una ves reconocido el software encender el instrumento (por la parte trasera lado derecho).

2.Compartimento de celdas: Equipo de doble has, en la parte de atrás va una celda de referencia en la parte delantera va contenida la celda del analito (cuando se hace un Background, se introducen las dos celdas con el blanco) (La celda trasera se queda fija cuando se usa el mismo disolvente para analizar analitos).

3.Programa: Buscar el programa que ejecuta para poder hacer el análisis, landa 25 o landa 2s según el equipo a utilizar.

4.Programacion del equipo: Se despliega la pestaña con diferentes opciones de parámetros a controlar. 

 

Scan o escaneo: Programar las longitudes de onda para tener un barrido espectral y encontrar la longitud de onda máxima donde absorbe el analito. Pestaña del instrumento: Modos de ordenada (Lo que se va a graficar, en este caso con absorbancia) Tipo de muestra: En este caso el filtro de óxido de holmio (FOH)

5.Introducir blanco: (buscar en el software “estar” para introducir blanco), aire ya que el filtro es un solido cristalino, no se introducen celdas por el Background de aire, se le da en aceptar para empezar hacer el barrido espectral.

6.- Muestra a analizar: introducir el filtro de óxido de holmio (para introducirla se toma de la parte esmerilada (parte superior) con el haz de luz horizontal), cerrar el compartimento de muestra y aceptar.

7.Gráfica (Espectro cualitativo): Se grafican los máximos de absorción con dicho nivel de referencia

EXACTITUD FOTOMETRICA 8. Parámetros: Para la exactitud fotométrica se usa el vapor de benceno, con parámetros de inicio de longitud de onda 280 y final 230, dato Interval de 0.1 nanómetros para evitar una grafica pon picos agudos, ordenada máxima de 1 y mínima de 0 (Cuando se traslapan los picos se les dice overlay)  

Segunda pestaña, absorbancia y lampara v (porque el benceno absorbe en el rango de ultravioleta). pestaña de muestra, nombre del archivo.

9. Análisis de vapor de benceno: Se ponen las dos celdas en la parte del blanco vacías, como en la parte de la muestra (Para llevar a cabo el barrido de fondo o corrección de línea base) oprimir estar, para que el equipo haga la corrección.

10. Barrido con dos celdas vacías: Pide el blanco, en este caso es el barrido con las dos celdas vacías, pide insertar el benceno que es la muestra problema, se saca la celda de la muestra problema y se le colocan dos gotas de benceno.

11. se sacan las celdas y se ve que solo fue el vapor del cual se hizo el espectro de absorción.

12. Impresión de landas: Icono de abc, poner 237.03 y arrastrar etiqueta, que en este caso es 266.88, y poner nombre al espectrograma (vapor de benceno)

ANALISIS DE LINEALIDAD FOTOMETRICA 13.Condiciones de operación: longitud de onda (450-250) nanómetros, dato de intervalo de 1 nanómetro, 1 ciclo, ordenada máxima 0.5 y mínima de 0. Ordenada y absorbancia, con dos lámparas encendidas porque absorbe en la visible, en muestras se pone el nombre del archivo y la identificación de la muestra.

14. Introducir celdas de acido sulfúrico: que es el diluyente, se lavan las celdas 3 veces, colocando pequeña cantidad del disolvente, procede a llenarlas.

15. Insertar la segunda celda: una vez colocada las celdas con acido sulfúrico que es el blanco se pone estar para hacer la corrección, para poner el blanco se le pone aceptar porque ya están colocadas las celdas con el diluyente.

16.Sacar muestra: son muestras estándares, limpiar la muestra 3 veces con la muestra de la concentración mas baja, cuando suben las concentraciones se lavan con la misma porque son estándares (se repite para cada muestra), e insertar en la parte del frente, y atrás el blanco.

17. Espectrograma: se colocaron los tres estándares, una vez que este completo se le agregan las landas.

MATERIALES: Reactivos: Ácido sulfúrico al 0.2 N (disolvente) Dicromato de potasio 100ppm

Material: Pipeta 3 matraces de concentración 25,50 y 75 ppm Filtro de óxido de holmio Benceno Celdas de cuarzo

CÁLCULOS: CALCULOS a) Empleando el filtro de óxido de Holmio. EXACTITUD FOTÓMETRICA. Condiciones: 700 – 200 nm ABS 0-3 UV-VIS 120 nm / min

Intervalo de 𝝀 Modo Ordenada limite Lámpara Velocidad de barrido

No.

1 279.0

Longitud de onda teórica (nm). Longitud de 278.0 onda experimental (nm)

2 287.0

3 333.5

4 360.5

5 418.0

6 445.0

7 453.0

8 459.5

9 536.0

10 637.0

11 648.5

286.0

332.0

360.0

417.0

445.0

452.0

459.0

535.0

636.0

646.0

Porcentajes de error % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 × 100 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

Lectura 1: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(279.0 − 278.0) × 100 = 0.3584 % 279.0

Lectura 2: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(287.0 − 286.0) 287.0

× 100 = 0.3484 %

Lectura 3: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(333.5 − 332.0) × 100 = 0.4497 % 333.5

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(360.5 − 360.0) × 100 = 0.1386 % 360.5

Lectura 4:

Lectura 5: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(418.0 − 417.0) 418.0

× 100 = 0.2392 %

Lectura 6: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(445.0 − 444.0) × 100 = 0.2247 % 445.0

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(453.0 − 452.0) × 100 = 0.2208 % 453.0

Lectura 7:

Lectura 8: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(459.5 − 459.0) 459.5

× 100 = 0.1088 %

Lectura 9: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(536.0 − 535.0) × 100 = 0.1866 % 536.0

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(637.0 − 635.0) × 100 = 0.3139 % 637.0

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(648.5 − 646.0) × 100 = 0.3855 % 648.5

Lectura 10:

Lectura 11:

b) Empleado vapor de benceno.

Condiciones: 230-280 nm ABS 0-1 UV 15 nm / min

Intervalo de 𝝀 Modo Ordenada limite Lámpara Velocidad de barrido

No.

1

2

3

4

5

6

Longitud de onda teórica (nm). Longitud de onda experimental (nm)

237.0

242.2

247.8

253.6

259.6

266.8

237.03

242.27

247.73

253.46

259.58

266.88

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 × 100 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(237.0 − 237.03) × 100 = −0.01266 % 237.0

Lectura 1:

Lectura 2: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(242.2 − 242.27) 242.2

× 100 = −0.028 %

Lectura 3: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(247.8 − 247.73) × 100 = 0.028 % 247.8

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(253.6 − 253.46) × 100 = 0.059 % 253.6

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(259.6 − 259.58) × 100 = 0.0077 % 259.6

Lectura 4:

Lectura 5:

Lectura 6: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

(266.8 − 266.88) × 100 = −0.0299 % 266.8

c) Linealidad fotométrica. Condiciones: Intervalo de 𝜆 Modo Ordenada limite Lámpara Velocidad de barrido

450 - 250 nm ABS 0 - 1.5 UV - VIS 120 nm / min

Absorbancia

Concentración (ppm) 25 50 75

0.28 0.52 0.78

TABLA DE RESULTADOS lectura

1

2

3

4

5

(porcentaje de error)

6

7

8

9

10

11

Prom.

Grafica .3584 .3484 .4497 .1386 .2392 .2247 .2208 .1088 .1866 .3139 .3855 0.2706 1 Grafica .02754 .01266 .028 .028 .059 .0077 .0299 2

CUESTIONARIO: 1.- ¿Cuál es el fundamento de los métodos espectroscópicos de análisis? Se basan en la medición de la radiación electromagnética emitida o absorbida por los analitos. Los métodos de emisión utilizan la radiación emitida cuando un analito es excitado por cierta cantidad de energía térmica, eléctrica o radiante. 2.- ¿Qué se entiende por transición electrónica? Es el movimiento de los electrones de un orbital a otro debido a un suministro de energía, para UV-VIS solo son en capa de valencia o cambio en el estado cuántico de un electrón, es decir se produce una transición electrónica cuando se produce un cambio en alguno de los cuatro números cuánticos que definen a un electrón. 3.- ¿Cuáles son las transiciones electrónicas que se presentan en compuestos orgánicos? La absorción de radiación UV/VIS se restringe a un número limitado de grupos funcionales “cromóforos” que contienen los electrones de valencia con energías de excitación relativamente bajas. Hay tres tipos de transiciones electrónicas que implican: -

Electrones 𝜋, 𝜎 𝑦 𝑛 . Electrones d, f: Iones de los metales de transición, lantánidos y actínidos Electrones transferencia carga: Complejos inorgánicos

4.- ¿Qué tipo de compuestos de pueden analizar por esta técnica? Muestras en diluciones estables de compuestos orgánicos especialmente orgánicos y algunos metales según sus propiedades y tratamientos. Determinación de grupos funcionales en moléculas orgánicas, iones metálicos y complejos de elementos de transición.

5.- De dos ejemplos de compuestos que absorban en la región UV-VIS y proporcione formula desarrollada. 

Benceno (C6H6)



Isopreno (CH₂=C-CH=CH₂)

6.- Describa brevemente cual es el objetivo de la practica Conocer las partes principales y el manejo de un espectrómetro UV-visible y verificar las condiciones del equipo. 7.-Mencione, ¿Cuáles son las partes que constituyen un espectrofotómetro UVVis? Monocromador, lámparas, divisor del haz de luz, elementos ópticos, display área de muestra y fotodetectores.

8.-Explique, ¿Cuál es el propósito de verificar los equipos antes de realizar cualquier tipo de análisis instrumental? Estar seguros de que los resultados que obtendremos serán precisos y confiables, con la menor incertidumbre posible, así también para evitar dañar el material y los equipos y tener % error fuera de los rangos establecidos permitidos.

9.- ¿Qué se entiende por barrido espectral? Es la variación de la longitud de onda que sirve para la búsqueda de una λmax donde el analito absorbe más luz.

OBSERVACIONES: Magaña Leon Fatima Guadalupe Durante el manejo de los equipos se puede percibir una rutina similar, tanto para el óxido de holmio como para el acido sulfúrico, ya que se ajustaron inicialmente los parámetros que adecuan a cada proceso. Para usar las celdas se tienen que utilizar del lado superior es decir del lado donde están esmeriladas para evitar entorpecer el pase de luz por el área lisa de a celda, por otro lado, se observó que las graficas obtenidas finalmente tienen diferentes medidas en sus ondas, esto es por el tipo de blanco que se utilizó, así como los parámetros iniciales.

Miranda Granados Carlos Eduardo Los frascos con la solución de H_2 SO_4 se cubrieron con papel aluminio para evitar descomposición de la solución con la luz del medio. Se debe encender la PC y el monitor para que el equipo reconozca el software. Se observaron las partes principales del equipo, así como su funcionamiento. El equipo de doble haz cuenta con una lámpara UV-VIS y otra de deuterio. Hay dos compartimientos de celda en el equipo, el compartimiento de atrás es para colocar la celda de referencia, y el compartimiento de enfrente es para colocar la celda con la muestra o analito. Para realizar el background se introducen 2 celdas con el blanco, después se retira solo la celda de enfrente para realizar el análisis. Se observaron las condiciones de operación para cada determinación como lo es el intervalo de longitud de onda, modo, ordenada limite, el tipo de lámpara, y la velocidad de barrido espectral. El software cuenta con 3 pestañas de operación: escaneo, instrumento, muestra. Debido a que el filtro de óxido de Holmio es un material cristalino de alta pureza no se introdujeron celdas porque se hizo con un background de aire. Las celdas para el vapor de benceno contienen tapones, para evitar que el benceno se volatice. Para la determinación de linealidad fotométrica se deben lavar las celdas con el disolvente (blanco). Se debe colocar la celda con las caras lisas en dirección al haz de luz, siempre se deben tomar de las caras opacas para no contaminarlas.

Marquez Mateo Jose Del Carmen Se observó dentro de la práctica los cuidados de la muestra tanto como el del equipo en los cuales se utilizó aluminio para recubrir la superficie de los matraces para evitar la descomposición de las muestras, asi mismo se recomienda encender primero la computadora para que este al momento de encender el equipo no presente problemas para el reconocimiento de software. El quipo hace un check list previo para asi reconocer y ver si existe alguna falla en el equipo y asi evitar posibles errores en los resultados. Los manejos de las celdas tienen que ser estrictamente controladas ya que cualquier manejo no adecuado puede provocar que se dejen restos de polvo, grasa o cualquier otra impureza que puedan provocar variación en los resultados. Se utiliza la primera muestra con menor concentración para lavar el material y asi no afectar las celdas. Se tomó como referencia una longitud de onda (450-250) nanómetros, dato de intervalo de 1 nanómetro, 1 ciclo, ordenada máxima 0.5 y mínima de 0.

CONCLUSIONES: Magaña Leon Fatima Guadalupe Finalmente, y para concluir se cumplieron satisfactoriamente los objetivos porque se manejó virtualmente el uso del equipo por medio de videos, es de gran importancia la realización de las rutinas de diagnóstico en los equipos para verificar el estado en el que se encuentran inicialmente. Así mismo es de gran importancia conocer las partes que constituyen el espectrofotómetro y el funcionamiento de este para el manejo adecuado del equipo en los análisis, así como para evitar errores y accidentes con los equipos. La práctica nos permite conocer el espectrofotómetro y los métodos para verificar si los valores obtenidos en los análisis son aceptables dentro del rango de error, con los datos prácticos y con los datos teóricos realizamos la comparación con dichos datos de los compuestos utilizados para determinar a través del cálculo del %E (por ciento errores) para comprobar la exactitud del equipo.

Miranda Granados Carlos Eduardo Debido a que las técnicas espectrofotométricas son de gran importancia en el análisis cuantitativo para gran variedad de compuestos, es importante generar datos confiables para el resultado de los análisis. Por ello recurrimos a las rutinas de diagnóstico que nos sirven para saber si nuestro equipo se encuentra calibrado o

no, para verificar las condiciones de operación y saber el porcentaje de error con el cual está trabajando. Es importante que antes de manipular el equipo se conozcan previamente cada uno de sus componentes, así como su funcionamiento y condiciones de operación. Las determinaciones realizadas como la exactitud fotométrica (% error promedio de ±0.2706%), el ancho de banda espectral (% erro promedio de ±0.02754%) y la linealidad fotométrica, la cual al graficar la concentración (ppm) vs absorbancia se comporta de forma lineal comportándose correctamente bajo la ley de LambertBeer. En conclusión, las rutinas de diagnóstico son de vital impo...