Informe Práctica E

Analítica III – Práctica E

Índice:

Objetivos………………………………………………………………....2

Metodología experimental……………………………..………...……2Materiales y equipos………………………………………………2Procedimiento experimental…………………………..……..…..2

Resultados y discusión………………………………………...……..3Resultados………………………….…………...…………………3Discusión……………….………….………….……………………3

Conclusiones…………………...……………………………………….3

Bibliografía…………………….………………………………..……….4

Anexo A…………………………………………..………..……………..5

Anexo B………………………………………….………...………..…...6

Integrantes del equipo de trabajo…………………………….……12

Uso de la derivada en espectrometría UV-Vis en la determinación de un analito Página 1


1. OBJETIVOS:

Determinación de Amarillo Ocaso en una muestra comercial de jugo en polvo por medidas espectrofotométricas y uso de la derivada.

Objetivos específicos:

Introducir al uso del procesamiento de las señales espectrales como forma de incrementar el aprovechamiento de la información.

Ejemplificar un caso de interferencia aditiva en espectrofotometría de absorción molecular.

Emplear el método de la derivada en espectrometría para eliminar interferencias aditivas.

Discusión de la determinación de las mejores condiciones de trabajo para la cuantificación del analito en estudio por este método.

2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL:

2.1. Materiales y equipo:

Materiales:

Disolución stock de Amarillo Ocaso (también llamado Amarillo Sunset) de 103,1 mg/L en agua destilada.

Matraces aforados de 50 mL. Pipetas aforadas de 1 mL, 2 mL, 3 mL y 4 mL. Embudos. Celdas de plástico de 10 mm de camino óptico. Muestra comercial de jugo de sabor naranja marca Rinde 2, lote

5740, contenido neto 24g, vencimiento octubre 2014. Instructivo del uso de derivadas del espectrofotómetro Shimadzu

UV 240 Cartilla de discusión teórica

Instrumento:

Espectrofotómetro Shimadzu UV240

2.2. Procedimiento experimental:

Condiciones de trabajo:

Rango de longitudes de onda: 450 a 550 nm Intervalo de λ para las medidas: 2 nm Longitud de onda seleccionada para cuantificar el analito: 520 nm Celdas de plástico de 10 mm de camino óptico



3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN:

3.1. Resultados:

El uso de la derivada permite eliminar interferencias aditivas para poder determinar correctamente la concentración del analito en estudio, en nuestro caso la concentración de Amarillo Ocaso en la muestra comercial de jugo es de (1,82 ± 0,67) g.Kg-1.

3.2. Discusión de resultados:

Nuestro objetivo es determinar cuantitativamente la concentración de colorante Amarillo Ocaso en una muestra comercial de jugo en polvo.

Para ello en primer lugar procedemos a ver si existen interferencias aditivas, observando el espectro de orden 0 de dos curvas, una de la muestra y otra de un patrón de Amarillo Ocaso de 4,124 mg/L (Primer gráfica en Anexo A). La curva lisa, es aquella correspondiente al patrón, y la punteada corresponde a la muestra. La presencia de interferencias aditivas, hacen que la curva de nuestra muestra se desplace verticalmente hacia arriba, manteniendo la misma tendencia que la curva patrón (osea, con la misma pendiente). Esto se debe a que el espectro de interferencia aditiva, propio de una turbiedad, presenta una absorción aproximadamente constante.

Aquí podemos mirar dos rangos, de 450 a 500 nm, donde además de ver la interferencia aditiva (propia del desplazamiento vertical hacia arriba), vemos una superposición de absorbancia propia de alguna sustancia que absorbe en ese rango de longitud de onda, por lo cual evitaremos trabajar sobre ese rango y veremos el otro rango, de 500 a 550 nm. Nuestra muestra además de contener Amarillo Ocaso, tiene otro colorante, Amarillo Tartrazina, por lo cual es probable que la absorción detectada en el primer rango de longitudes de onda se deba a esta sustancia.

En el rango de 500 a 550 nm sólo podemos ver la interferencia aditiva, aparentemente sin ninguna otra interferencia considerable, por lo cual este rango será donde nosotros trabajemos, y en particular aquí nos concentraremos en ver la curva de la derivada primera del espectro. La curva de la derivada primera (Segunda gráfica en Anexo A) nos permite eliminar las interferencias aditivas de nuestro espectro, ya que matemáticamente al derivar una constante la estamos eliminando.

En el Anexo B se muestra la gráfica de orden 0 y de orden 1 para el patrón de Amarillo Ocaso en Excel. La gráfica de orden 1 se realizo calculando los cocientes incrementales, también se ilustra la tabla con sus respectivos



valores. Se muestran dos curvas para la derivada primera, una tomando Δλ=2 nm y otra con Δλ=10 nm.

Explicar porque graficamos para DA/Dlambda = 2 y =10, que diferencia hay entre estos 2 graficos, y comparar la grafica para Dlambda=2 nm en Excel con la que arrojó el instrumento.

Para estudiar las condiciones de derivación se grafican superpuestos los espectros de derivada primera (ΔA/Δλ), obtenidos mediante el cociente incremental para Δλ=2 nm y Δλ=10 nm. Se debe evitar una suavización elevada ya que aumenta el ancho de picos y reduce la resolución espectral, por tanto se esperaría que Δλ=10 nm fuera la mejor condición, y efectivamente es lo que sucede al inspeccionar los espectros visualmente (aca explica el informe ya hecho, mejorar esto)

Explicar porque seleccionamos la long de onda 520 nm dadas las gráficas que arrojo el instrumento y las que hicimos en Excel.

Una vez fijada la longitud de onda en 520 nm, pasamos a preparar la curva de calibración. Así, a partir de las diferentes concentraciones de Amarillo Ocaso que preparamos (se detallan disoluciones en el Anexo B), obtenemos un valor en el espectro de la derivada primera. Cabe recordar que estamos calibrando con la derivada primera de la absorbancia respecto a la longitud de onda para poder eliminar las interferencias aditivas.

Obtuvimos la siguiente curva de calibración:

Concentración (mg/L)

Derivada orden 1

0 02,062 -0,0154,124 -0,036,186 -0,048,248 -0,061

Hacer grafico

Vemos tanto por inspección visual, como por

El objetivo de esta práctica consistió en la determinación cuantitativa de la concentración del colorante Amarillo Ocaso en una muestra comercial de jugo en polvo. Para ello se procedió al análisis de espectros de orden 0 y orden 1 (derivada primera) para determinar si existían interferencias aditivas en dicha muestra. Efectivamente, se pudo observar en el espectro de orden 0 dos



curvas, una perteneciente a la muestra y otra perteneciente al patrón del colorante correspondiente a 4,10 mg.L-1, que presentan la misma tendencia, pero en el caso de la muestra con valores de absorbancia mayores indicando presencia de interferencias aditivas (agentes enturbiantes), las cuales se resuelven en el espectro de orden 1 ya que los mismos son constantes. Interpolando así en la curva de calibración (magnitud de la derivada en función de la concentración de las distintas disoluciones de la muestra) se obtiene un valor promedio de concentración de Amarillo Ocaso de (1,82 ± 0,67) g.Kg-1, esto puede realizarse ya que dicha curva de calibración, tanto por inspección visual como por el valor de R2, es lineal en el rango de concentraciones utilizado.

.

4. CONCLUSIONES:

La concentración de amarillo Ocaso en la muestra comercial de jugo en polvo es de (1,82 ± 0,67) g.Kg-1.

Se comprobó la eficacia de la técnica de derivadas para la eliminación de interferencias aditivas.

Aumentar el Δλ para realizar las derivadas provoca mayor suavizado en el espectro, por lo que para determinaciones cuantitativas es mejor utilizar Δλ mayores, en este caso 10 nm.

5. BIBLIOGRAFÍA:

Skoog, D.A., Holler F.J. y Nieman, T.A., “Análisis Instrumental”, 5ª Edición. McGraw-Hill, 1997, Capítulo 6, 7 Y 14.

Cuaderneta de Laboratorio Química Analítica III, DEC, Facultad de Química, Universidad de la República; páginas 26, 27, 31, 32 79-95. Apéndice II (páginas 143-155), Anexo VI (páginas 177 – 182).



ANEXO A:



Obs: Anexo A contiene datos originales impresos por el espectrofotómetro, a estos cabe destacar que en el rango 450 a 550 se trabaja con longitud de onda en nanómetros, y la otra medida corresponde a absorbancia (adimensional). La curva lisa corresponde al patrón de Amarillo Ocaso de 4,124 mg/L y la curva punteada corresponde a nuestra muestra.



ANEXO B:

Disoluciones patrón:

Vp x Cs = Vm x Ci Ci = Cs x Vp con i = 1, 2, 3, 4 Vm

[Stock] = 102,5 mg.L-1 = Cs

Vp = Volumen de la pipetaVm = Volumen del matraz

Disolución 1:

C1 = (102,5 mg.L-1 x 1,00 mL) / 50,00 mL = 2,05 mg.L-1

Disolución 2:

C2 = (102,5 mg.L-1 x 2,00 mL) / 50,00 mL = 4,10 mg.L-1

Disolución 3:

C3 = (102,5 mg.L-1 x 3,00 mL) / 50,00 mL = 6,15 mg.L-1

Disolución 4:

C4 = (102,5 mg.L-1 x 4,00 mL) / 50,00 mL = 8,20 mg.L-1

Concentraciones de las muestras de jugo preparadas:

Submuestra 1:

m1 = 0,0998 gV1 = 50,00 mL = 0,050 L

Cmuestra1 = m1/ V1 = 1,996 g.L-1

Submuestra 2:

m2 = 0,0998 gV2 = 50,00 mL = 0,050 L

Cmuestra2 = m2/ V2 = 1,996 g.L-1

Submuestra 3:

m3 = 0,1071 gV3 = 50,00 mL = 0,050 L

Cmuestra3 = m3/ V3 = 2,142 g.L-1

Cociente incremental:



λ (nm) A ∆A2nm

∆A/∆λ ∆A/∆λ

∆λ=2nm ∆A10nm ∆λ=10nm



480 0,179 - - - -482 0,179 0,000 0 - -484 0,179 0,000 0 - -486 0,178 -0,001 -0,0005 - -488 0,177 -0,001 -0,0005 - -490 0,175 -0,002 -0,001 -0,004 -0,0004492 0,174 -0,001 -0,0005 -0,005 -0,0005494 0,172 -0,002 -0,001 -0,007 -0,0007496 0,170 -0,002 -0,001 -0,008 -0,0008498 0,169 -0,001 -0,0005 -0,008 -0,0008500 0,167 -0,002 -0,001 -0,008 -0,0008502 0,165 -0,002 -0,001 -0,009 -0,0009504 0,162 -0,003 -0,0015 -0,010 -0,001506 0,159 -0,003 -0,0015 -0,011 -0,0011508 0,155 -0,004 -0,002 -0,014 -0,0014510 0,150 -0,005 -0,0025 -0,017 -0,0017512 0,143 -0,007 -0,0035 -0,022 -0,0022514 0,135 -0,008 -0,004 -0,027 -0,0027516 0,125 -0,010 -0,005 -0,034 -0,0034518 0,115 -0,010 -0,005 -0,040 -0,004520 0,103 -0,012 -0,006 -0,047 -0,0047522 0,091 -0,012 -0,006 -0,052 -0,0052524 0,079 -0,012 -0,006 -0,056 -0,0056526 0,067 -0,012 -0,006 -0,058 -0,0058528 0,057 -0,010 -0,005 -0,058 -0,0058530 0,047 -0,010 -0,005 -0,056 -0,0056

Espectro de derivada primera del patrón:



Curva de calibración

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00

-0.070

-0.060

-0.050

-0.040

-0.030

-0.020

-0.010

0.000f(x) = − 0.00736585365853658 x − 0.000400000000000008R² = 0.999517797650359

Curva de calibración

Concentración mg/L

Deriv

ada

orde

n 1

Concentración de amarillo ocaso en las submuestras:

y = -0,0074x – 0,0004

Indicación instrumental derivada orden 1 = y

Concentración de amarillo ocaso en las submuestras = x

x = (y + 0,0004) / -0,0074

Submuestra 1:

y = -0,024 x = 3,189189189 mg.L-1

Submuestra 2:

y = -0,026 x = 3,459459459 mg.L-1



Submuestra 3:

y = -0,034 x = 4,540540541 mg.L-1

Concentración amarillo ocaso (mg.L-1)

Concentración amarillo ocaso (g.L-1)

submuestra 1 3,189189189 0,003189189189submuestra 2 3,459459459 0,003459459459submuestra 3 4,540540541 0,004540540541

Debemos pasar las concentraciones de amarillo ocaso a [g.kg-1]

Sabemos que:

Masa pesada submuestra 1

0,0000998 Kg


0,0000998 Kg


0,0001071 Kg

Csubmuestra (g.kg-1) = Csubmuestra (g.L-1) x Vmatraz (L)

msubmuestra (Kg)

Concentración amarillo ocaso (g.Kg-1)

submuestra 1 1,597790175submuestra 2 1,733196122submuestra 3 2,119766826

Desviación estándar:

s = 0,270872449



Promedio:

X = 1,816917708 g.Kg-1

Incertidumbre:

Inc = tφ x s / (n)½

Donde φ= 0.95, entonces por tablas t 0,95= 4.30

n = Nº de réplicas genuinas = 3

Inc= (4,30 x 0,270872449) / 3½ = 0,672469609 g.Kg-1

Intervalo de confianza:

IC = (X ± Inc)

IC = (1,816917708 ± 0,672469609) g.Kg-1



Espectro de derivada primera del patrón:

480484

488492

496500

504508

512516

520524

528

-0.0070

-0.0060

-0.0050

-0.0040

-0.0030

-0.0020

-0.0010

0.0000

0.0010

Espectro de derivada primera

∆A/∆λ, ∆λ=2nm∆A/∆λ, ∆λ=10nm

Longitud de onda (nm)

Cocie

nte

incr

emen

tal ∆

A/∆λ



Integrantes del equipo de trabajo:

__________________ __________________Nombre Firma

__________________ __________________Nombre Firma

__________________ __________________Nombre Firma

__________________ __________________Nombre Firma


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