Espectrometros

5. ANÁLISIS ESPECTROMÉTRICO DE MEZCLAS 5.1. OBJETIVOS DE LA UNIDAD

 Determinar las concentraciones de cada componente en una mezcla absorbente mediante medición espectrométrica.  Seleccionar las longitudes de onda adecuadas para cada componente.  Plantear y resolver el sistema de ecuaciones que permite obtener la concentración de cada componente de la mezcla. 5.2. PRINCIPIOS BÁSICOS

Doso más componentes presentes en una muestra pueden determinarse espectrométricamente en forma simultánea, sin efectuar separaciones previas de cada uno de ellos. Para esto es necesario seleccionar, a partir de los espectros de absorción respectivos, la longitud de onda para la cual absorbe un componente y no los otros. De esta manera se eligen las longitudes de onda, dos o más según número decomponentes, a las que se debe efectuar las mediciones. Si tenemos una muestra de dos componentes que absorben, la absorbancia (A) medida, a una longitud de onda dada, será la suma de las absorbancias (A) de cada uno de los componentes de la mezcla. Ejemplo: Una solución 0.01 M de un colorante (P) produce una A de 0.800 a 515 nm y 0.150 a 635 nm. Una solución 0.02 M de un segundo colorante (T) tieneuna A de 0.200 a 515 nm y de 1.000 a 635 nm. Una mezcla de ambos colorantes dio una A de 0,550 a 515 nm y de 0,825 a 635 nm. ¿Cuál es la concentración de cada uno de los colorantes en la mezcla?. AP 515 + AT 515 = ATOTAL 515 AP 635 + AT 635 = ATOTAL 635 (1) (2)

Como A = abc y b es constante, se tiene: a(P) c (P) 515 + a(T) c(T) 515 a(P) c (P) 635 + a(T) c(T) 635 = A (total 515) ( 3 ) = A (total635) ( 4 )

Los valores de a se pueden conocer a partir de las concentraciones de las soluciones conocidas, por medio de la relación A = abc . Para (P): a 515 nm 0.800 = a(P) * 0.01 M a(P) = 80 a 635nm 0.150 = a(P) * 0.01 M a(P) = 15

Para (T): a 515nm a 635nm

0.200 = a(T) * 0.02M 1.000 = a(T) * 0.02M

a(T) = 10 a(T) = 50

Estos valores de a se mantendrán constante para la muestradesconocida, de la cual no se conoce su concentración, pero si se conocen las absorbancias totales a esas longitudes de onda (515 -635 nm). Estos valores se sustituyen en las ecuaciones (3) y (4) y se puede determinar cP y cT por resolución de las ecuaciones resultantes. 80 c(P)515 + 10 c(T)515 = 0.55 15 c(P)635 + 50 c(T)635 = 0.825 (5) (6)

Multiplicando la ecuación (5) por 5 y la ecuación (6) por-1 para eliminar cT, se tiene: 400 c(P) + 50 c(T) -15 c(P) - 50 c(T) 385 cP = 2.75 = - 0.825 = 1.925 cP = 0.005 M

Sustituyendo este valor de cP en la ecuación (5), se tiene que cT es igual a 0.015 M. Así hemos encontrado las concentraciones de cada uno de los colorantes presentes en la mezcla: 0.005 M de colorante P y 0.015 M de colorante T. 5.3. INSTRUMENTACIÓN

 Espectrómetro de absorciónmolecular, región VIS. 5.4. PROCEDIMIENTO

5.4.1. DETERMINACIÓN DE Cr2O7= y MnO4-. 5.4.1.1. Preparar: a. Solución estándar de K2Cr207 0.001 M b. Solución estándar de KMnO4 0.001 M 5.4.1.2. Seleccionar las longitudes de onda de trabajo para el dicromato y permanganato. Para ello utilizar los espectros de absorción obtenidos en los laboratorios anteriores. 5.4.1.3. Medir las absorbancias de lasolución de dicromato y permanganato a las longitudes de onda seleccionadas. Repetir las medidas con soluciones de dos concentraciones diferentes, obtenidas por la correcta dilución del estándar. 5.4.1.4. Calcular los valores de absortividad molar para cada longitud de onda (usar el valor promedio). 5.4.1.5. Medir la absorbancia de la mezcla problema a las longitudes de onda seleccionadas. 5.4.1.6.Calcular las concentraciones de cada componente presente.

5.4.1.7. Expresar las concentraciones en g Cr2O7-2/mL y g MnO4- /mL. 5.4.2. DETERMINACIÓN DE COBALTO y NIQUEL 5.4.2.1. Preparar: a. Solución estándar de cobalto 0.150 M: disuelva 4.36 g de Co(NO3)2 * 6 H20 en 100 mL de agua. b. Solución estándar de níquel 0.150 M: disuelva 4.36 g de Ni(N03)2 * 6 H20 en 100 mL de agua. 5.4.2.2....