Práctica N° 5

COLORIMETRÍA

Objetivo:

Conocer los fundamentos básicos para la compresión de los métodos fotométricos mediante el estudio de tres sistemas colorimétricos:

Dicromato de potasio (k2Cr2O7), sulfato de cobre (CuSO4/NH3) y (FeCl3/KSCN).

Generalidades:

La colorimetría es la ciencia que estudia la medida de los colores y que desarrolla métodos para la cuantificación del color, es decir la obtención de valores numéricos del color.

Existe una necesidad de estandarizar el color para poderlo clasificar y reproducir. El procedimiento utilizado en la medida del color consiste sustancialmente en sumar la respuesta de estímulos de colores y su normalización a la curva espectral de respuesta del foto receptor sensible al color. Como referencia, se utiliza la curva espectral codificada de la comisión internacional de iluminación, (conocida por sus siglas cie en francés), la llamada función colorimétrica. Debe notarse que el color es una característica subjetiva, pues solo existe en el ojo y en el cerebro del observador humano, no siendo una característica propia de un objeto. Las fotos receptoras del ojo humano son los conos de la retina, de los que existen diferentes tipos, con sensibilidades diferentes a las distintas partes del espectro luminoso.

El matemático alemán hermann grassmann enunció unas leyes sobre la mezcla aditiva del color.[1] ellas muestran que cualquier color puede expresarse como suma de tres colores primarios, es decir, de tres colores en los cuales uno no puede obtenerse por la mezcla de los otros dos. Aplicando sus leyes, se obtiene la denominada ecuación unitaria del color, que representada, da una forma parecida a un triángulo, el triángulo internacional de color. El área dentro de las tres curvas que se obtienen al fin del procedimiento dan origen a tres valores: las coordenadas triestímulo X Y y Z, ligadas a las coordenadas de cromaticidad X e Y por relaciones lineales. El paso de un espacio de colores a otro son datos de relaciones de transformación de coordenadas.

El tono es el estado puro del color: rojo, amarillo, azul... la saturación de un color es su grado de pureza. Un color está más saturado cuanto menor sea su contenido de grises o de blancos. Los colores de la naturaleza siempre son más o menos saturados. La intensidad, o luminosidad de un color, es la característica que hace que este aparezca más claro, independientemente de su saturación.

Isaac newton realizó un estudio sobre el color en su obra on colour (sobre el color).

La colorimetría ha tenido una gran expansión debido a la industria cosmética por el estudio de sombras, tintas, polvos y colores para el cabello. En la actualidad, otra importante expansión se ha debido a los problemas de gráficos por ordenador y a la reproducción de colores, así como por el análisis y la documentación de superficies antiguas, como cuadros y policromados. Utilizando técnicas para el análisis colorimétrico es posible llegar a un análisis químico del material superficial que se está analizando, como el análisis de la respuesta espectral.

Se agrupan bajo el nombre de métodos fotométricos todas las técnicas analíticas basada en la medición de la radiación electromagnética absorbida, reflejada o emitida por una sustancia dispersa o disuelta en una solución. Para efectos cuantitativos todas ellas se basan en la aplicación de la ley de lamber-beer, ley, que establece básicamente una proporción lineal entre la magnitud de la absorción y la concentración de la sustancia absorbente.

Con frecuencia el nombre del método fotométrico especifico, alude a la región del espectro electromagnético dentro del cual se realiza la medición.

Así por ejemplo se hable de espectroscopia de R M N, IR, VIS O UV para referirse a las ondas de radio, al infrarrojo, al visible o al ultravioleta. Cada uno de estos métodos tiene un campo específico de aplicaciones.

Materiales.

0 tubos de ensaye.

1 gradilla.

1 pipeta de 5ml. y de 10ml.

1 perilla.

Sustancias:

Solución patrón de dicromato de potasio.

Solución patrón de sulfato de cobre amoniacal

Cloruro ferrico/sulfocianuro de potasio.

Técnica de dicromato de potasio:

Preparar a partir de una solución patrón de dicromato de potasio, diez tubos de ensaye perfectamente numerados y coloque .5 ml, 1.0 ml, 1.5 ml, 2.0 ml, 2.5 ml, 3.0 ml, 3.5 ml, 4.0 ml, 4.5 ml, y 5.0 ml, de dicromato de potasio en cado tubo de ensaye respectivamente, ordénalo del 1 al 10 y agregue agua destilada a completar 10 ml de solución.

Colocar los tubos al azar y luego tratar de colocarlos en orden sin fijarse en la numeración, apoyándose con el blanco.

Interpole en esta escala una solución problema que le proporcionará el instructor y trate de establecer su concentración.

Técnica de sulfato de cobre:

Preparar a partir de un solución patrón de sulfato de cobre, diez tubos de e ensaye perfectamente numerados y coloque .5 ml, 1.0 ml, 1.5 ml, 2.0 ml, 2.5 ml, 3.0 ml, 3.5 ml, 4.0 ml, 4.5 ml, y 5.0 ml, de sulfato de cobre en cado tubo de ensaye respectivamente, ordénalo del 1 al 10 y agregue agua destilada a cada tubo de ensaye agregándole el resto para que cada tubo tenga 10 ml de solución.

Colocar los tubos al azar y luego tratar de colocarlos en orden sin fijarse en la numeración, apoyándose con el blanco.

Interpole en esta escala una solución problema que le proporcionara el instructor que trate de establecer su concentración.

Conclusión:

Cuestionario:

1.- ¿proponga un método de análisis para cada una de las siguientes sustancias: aluminio, nitrógeno, vitamina a, nitratos, fosfatos, fenolftaleína?

2.- ¿existen otros métodos basados en la percepción sensorial, enuncia algunos?

3.- ¿define con tus propias palabras los términos: límite de detección y sensibilidad de acuerdo a tu experiencia en la práctica?

4.- ¿define con tus propias palabras: luz monocromática, camino óptico,

Práctica N° 6

Colorimetría

Objetivo:

Conocer los fundamentos básicos para la colorimetría en los análisis instrumentales.

Generalidades:

Las técnicas colorimétricas se basan en la medida de la absorción de radiación en la zona visible por sustancias coloreadas. En algunas ocasiones, la muestra que deseamos determinar no posee color por sí misma; en tal caso, es preciso llevar a cabo un desarrollo de color empleando reactivos que den lugar a sustancias coloreadas con la muestra que interesa estudiar.La colorimetría y fotocolorimetría no son en realidad técnicas distintas y la diferencia estriba en el tipo de instrumental empleado, de forma que se denomina colorímetro a aquellos aparatos en los que la longitud de onda con la que vamos a trabajar se selecciona por medio de filtros ópticos; en los fotocolorímetros o espectrofotómetros la longitud de onda se selecciona mediante dispositivos mono-cromadores.La finalidad de esta experiencia es aprender a hacer análisis cuantitativos por colorimetría, así como la metodología propia de ésta técnica. Por consiguiente trabajaremos con un instrumental específico para colorimetrías, representaremos las concentraciones y absorbancias en papel milimetrado yrealizaremos la cuantificación de dos formas: la representación gráfica y la determinación frente a un blanco (estándar o patrón

Materiales y equipos:

-Matraz aforado de 100 ml (1)-Matraces aforados de 50 ml (4)-Pipeta de 25 ml-Pipeta de 10 ml-Pipeta de 5 ml-Vasos de precipitados de 250 ml-Colorímetro o espectrofotómetro-Tubos de colorimetría (5)

-Papel milimetrado-Embudo y varilla de vidrio-Potasio Permanganato

Agua Desionizada

1.-Preparar una disolución de permanganato potásico disolviendo 0,158 g en 1000 ml de Agua Desionizada . Así obtenemos una disolución de permanganato 0,001M.2.-De esta disolución (solución madre) tomar en 6 matraces aforados 25,20,15,10, 5 y 2,5 ml y enrasar hasta 100 ml con Agua Desionizada . De esta forma tenemos disoluciones de permanganato de 0.0005, 0.0004, 0.0003,0.0002, 0.0001 y 0,00005 M.3.-Ajustar el colorímetro a 525 nm de longitud de onda (frente a 0 de absorbancia con Agua Desionizada e infinito sin introducir el tubo de colorimetría).4.-Leer las absorbancias de los cuatro matraces añadiendo 5 ml de cada uno a los tubos del colorímetro.5.-Construir la tabla de calibrado en la que queden anotadas las absorbancias y las concentraciones. Representar gráficamente en papel milimetrado poniendo la absorbancia en ordenadas y la concentración en abscisas y trazar la recta de calibrado.6.-Calcular la concentración de una disolución problema de KMnO4 que presenta el profesor.

Cuestionario

1.-¿Qué diferencia existe entre un colorímetro y un fotocolorímetro?

2.-¿Dibuja el diagrama eléctrico de un fotocolorímetro.

3.-¿ Que es absorvancia y transmitancia?

4.-Escribe los instrumentos ópticos que existen para análisis instrumentales.

PRACTICA No. 7

ANÁLISIS CUANTITATIVO POR COLORIMETRÍA

Objetivos:

Conocer y aplicar la ley de Lambert-Beer Determinar la concentración de una solución por espectrofotometría Establecer la relación entre la transmitancia y absorbancia con la

concentración de una solución

Generalidades:

La ley de Beer-Lambert relaciona la intensidad de luz entrante en un medio con la intensidad saliente después de que en dicho medio se produzca absorción. La relación entre ambas intensidades puede expresarse a través la siguiente relación:

Donde:

, son las intensidades saliente y entrante respectivamente.

, es la absorbancia, que puede calcularse también como:

es la longitud atravesada por la luz en el medio,

es la concentración del absorbente en el medio.

es el coeficiente de absorción:

es la longitud de onda de la luz absorbida.

es el coeficiente de extinción.

La ley explica que hay una relación exponencial entre la transmisión de luz a través de una sustancia y la concentración de la sustancia, así como también entre la transmisión y la longitud del cuerpo que la luz atraviesa. Si conocemos l y α, la concentración de la sustancia puede ser deducida a partir de la cantidad de luz transmitida.

Las unidades de c y α dependen del modo en que se exprese la concentración de la sustancia absorbente. Si la sustancia es líquida, se suele expresar como una fracción molar. Las unidades de α son la inversa de la longitud (por ejemplo cm-1). En el caso de los gases, c puede ser expresada como densidad (la longitud al cubo, por ejemplo cm-3), en cuyo caso α es una sección representativa de la absorción y tiene las unidades en longitud al cuadrado (cm2, por ejemplo). Si la concentración de c está expresada en moles por volumen, α es la absorbencia molar normalmente dada en mol cm-2.

El valor del coeficiente de absorción α varía según los materiales absorbentes y con la longitud de onda para cada material en particular. Se suele determinar experimentalmente. La ley tiende a no ser válida para concentraciones muy elevadas, especialmente si el material dispersa mucho la luz. La relación de la ley entre concentración y absorción de luz está basada en el uso de espectroscopia para identificar sustancias.

Un espectrofotómetro es un instrumento en el que puede medirse la cantidad de radiación visible, ultravioleta o infrarrojo que absorbe una solución a una longitud de onda dada. Un colorímetro es un instrumento en el cual se mide esencialmente luz visible.

Los cuatro componentes de un espectrofotómetro son:fuente,monocromador,celda y detector.

 

Material y equipo:Matraz aforado Agua destiladaCubeta Pipeta de 10 ml.Equipo para medir la absorbencia Sustancias:Dicromato de potasio

Técnica:

1.-Preparar una disolución de dicromato de potasio disolviendo 0.8 gr., en 250 ml., de agua destilada.Así obtenemos una disolución de dicromato de potasio 0.01 m.

 2.-De esta disolución tomar en 4 matraces aforados 25, 10, 5, y 3 ml., de disolución y aforarlo a 100 ml.

3.-Encender el equipo 15 minutos antes de iniciar la practica.

4.-Lavar y secar cuidadosamente la celda con agua destilada y secarla con papel arroz.

5.-Seleccionar la longitud de onda con el dial de control del monocromador.

6.-Con el porta celda vacio ajuste 0.0%de transmitancia para bloquear el haz y evitar que llegue radiación al detector.

7.-Con la celda a tres cuartas partes de agua destilada ajuste el 100% de transmitancia ,para eliminar interferencias debido al blanco.

8.-Realizar las mediciones de menor a mayor concentración en porcentajes de transmitancia a cada uno de los matraces.

9.-Calcular la concentración de cada uno de los matraces.

10.-Elaborar la grafica correspondiente de transmitancia contra concentración

                     

 conclusión:

cuestionario

1.-Despues de elaborar la grafica correspondiente determinar las desviaciones positivas y negativas de la ley de Beer

2.-¿Que tipo de soluciones no cumplen la ley de Lamber-Beer?

3.-De acuerdo al color de la sustancia analizada .¿cual seria la longitud de onda más apropiada para realizar la lectura espectrofotométrica?

4.-Consulta otras aplicaciones industriales de espectrofotometría de aobsorcion.

Práctica N° 8

Practica de absorción.

Objetivo:

Comprobar la capacidad de absorción de diferentes sólidos absorbentes.

Comparar, la capacidad de absorción del carbón activo y el carbonato cálcico.

Observar la relación entre la superficie activa y la cantidad de sustancias absorbidas.

Generalidades:

La absorción es una operación unitaria de transferencia de materia que consiste en poner un gas en contacto con un líquido para que este disuelva determinados componentes del gas, que queda libre de, los mismos.La absorción pude ser física o química, según el gas que se disuelva en el liquido absorbente o reaccione con el dando un nuevo compuesto químico.La desorción es la operación contraria a la absorción, es la operación unitaria contraria en la cual un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte siendo eliminado del líquido.

En una columna en la cual estén en contacto un gas y un líquido que no están en equilibrio se realizaran una transferencia de materia. La fuerza impulsadora actuante es la diferencia entre las presiones parciales del liquido y el gas.

El sentido de la transferencia estará en función del signo de las fuerzas impulsoras.

Los aparatos que pueden para realizar una absorción pueden ser los mismos que en una destilación ya que la fase de contacto es también entre un líquido y un gas.

Las columnas no necesitarían ni condensador ni caldera.se usan normalmente columnas de platos o de relleno. Algunos dispositivos para facilitar el contacto entre las fases emplean medios mecánicos.

Las torres de pulverización son columnas vacías en las que el líquido entra a presión por un sistema de ducha circulando el gas en sentido contrario.

Los absorbadores centrífugos se basan en forzar el contacto gas-liquido dando energía cinética de rotación al liquido y haciendo circular gas a través suyo.

Algunas aplicaciones de la absorción son:

Eliminación de gases ácidos como:

H2SO4, CO2SO2.

Preparación del agua de seltz.

En la práctica para poder determinar la cantidad absorbida por cada material necesitaremos un espectrofotómetro UV-VIS.

Los métodos de análisis son de dos tipos:

Absorción: dentro de la región UV y V usamos el mismo aparato para las dos longitudes de onda. Parte de la e es absorbida por la muestra.

Emisión: la e llega a la muestra y se modifica que la muestra emite energía.

Materiales y equipos:

Varilla de vidrio.

Cubeta.

Embudo de filtración rápida.

Papel filtro.

Espectrofotómetro UV-VIS

Sustancias:

Carbón activo en grano y polvo.

Carbonato cálcico en polvo.

Disolución diluida de azul de metileno.

Técnica:

1.-Introducir 20 ml., de disolución de azul de metileno y 1 gr., de carbón activo, en un tubo de ensaye repetir el mismo paso con las otras dos soluciones:

2.-Dejar reposar 15 minutos y filtrar con el papel filtro.

3.-Realizar un barrido en la zona visible (360-600) con el espectrofotómetro con el fin de ver a que longitud de onda presenta una absorción máxima el azul de metileno.

4.-Calcular la longitud de onda la absorbancia de la solución inicial, de las tres soluciones resultantes de la absorción.

Carbón en grano: carbón en polvo:

Carbón en polvo

Carbonato de calcio:

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Técnica: 2

5.-Introducir 20 ml., de disolución de azul de metileno en cada tubo de ensaye y agregar en cada uno 1gr., de carbón en polvo, en grano y carbonato cálcico.

Operando a temperatura ambiente.

6.-Después se toman los tubos de ensaye y se calientan a 80 ºc en una parrilla eléctrica.

7.-Calcular y anotar la absorbencia de cada disolución.

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Carbón en polvo

Carbonato de calcio:

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Conclusión:

Practica N° 9

Cromatografía en papel con tinta de lapicero de tres colores

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Objetivo: aplicar la cromatografía en papel filtro como un método de separación de mezclas.

Generalidades

La cromatografía, es la técnica de análisis químico utilizada para separar sustancias puras de mezclas complejas. Esta técnica depende del principio de adsorción selectiva (no confundir con absorción). La cromatografía fue descubierta por el botánico ruso, de origen italiano, Mijaíl Tswett en 1906, pero su uso no se generalizó hasta la década de 1930. Tswett separó los pigmentos de las plantas (clorofila) vertiendo extracto de hojas verdes en éter de petróleo sobre una columna de carbonato de calcio en polvo en el interior de una probeta. A medida que la disolución va filtrándose por la columna, cada componente de la mezcla precipita a diferente velocidad, quedando la columna marcada por bandas horizontales de colores, denominadas cromatogramas. Cada banda corresponde a un pigmento diferente.

Se llama cromatografía a una técnica que permite separar (o fraccionar, en lenguaje de laboratorio) los componentes de una mezcla de substancias biológicas. El término deriva de chorna, color, ya que los primeros ensayos del método tuvieron por objeto separar compuestos que eran naturalmente coloreados. En un principio se utilizó la cromatografía para fraccionar e identificar moléculas pequeñas, como aminoácidos o azúcares. En estos casos, se usó la cromatografía de partición, que consiste en aplicar una gota de la solución con la mezcla de substancias a separar en la parte inferior de una tira de papel (cromatografía en papel) o en una delgada capa de un material inerte, como silicagel o celulosa (cromatografía en capa delgada). Luego, el papel o material inerte (los denominaremos soportes) se colocan en un recipiente con un solvente, de manera que, poco a poco, este los vaya impregnando. Dicho solvente es una mezcla de dos líquidos (por ejemplo, agua y etanol), que se eligen de manera tal que uno de ellos se adsorba más al soporte que el otro; así, a medida que el solvente avance a lo largo del soporte -los líquidos suben espontáneamente por capilaridad-, aquellos componentes de la muestra que sean más solubles en el líquido que queda adsorbido serán retenidos, y los que tengan mayor afinidad por el que no se adsorbe serán arrastrados por este. Una vez finalizado el proceso, el soporte se seca y se tiñe con un colorante conveniente, para revelar los compuestos separados, los que se identifican colocando, sobre el mismo soporte, muestras de substancias conocidas.

Materiales 1 vaso de precipitado de 250 mlpapel filtro1 micro pipeta

Sustancias

Tinta de lapicero, negro, rojo, azul.Alcohol etílico

Técnica

1.- Cortar un trozo de papel filtro con medidas de 4 cm de ancho y 7 de largo.

2.- en la parte inferior medir 1 cm de y marcar suavemente con lápiz,una línea horizontal , marcar tres puntos a la misma distancia uno de otro sobre la línea de color rojo, azul y negro.

3.- colocar un poco 20 ml de alcohol etílico en un vaso de precipitado de 250 ml

4.- colocar e l papel filtro en el vaso de pp de manera vertical,con los tres puntos marcados en la parte inferior ..

5.- tapar el vidrio de reloj y esperar por espacio de 20 min , observar el corrimiento de las tintas y anotar sus observaciones..

Conclusión

Cuestionario

1.- ¿define la palabra cromatografía?

2.- ¿cuáles son los métodos cromatograficos que existen?

3.- ¿quién descubrió la cromatografía de qué forma?