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UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DELIMA SUR
“CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA
AMBIENTAL”
FÍSICO-QUÍMICADeterminación de Cu por
Espectrometría
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PROFESOR
• César Gutiérrez Cuba
CIC!O V
A!UM"A
Gonzales Canhuire Linda Isamar
CODI#O
2013100105
A$O
INTRODUCCIÓN
La Espectrofotometría es una de las técnicas experimentales más utilizadas para la detección específica de
moléculas. Se caracteriza por su precisión, sensibilidad y su aplicabilidad a moléculas de distinta naturaleza
contaminantes, biomoléculas, etc! y estado de a"re"ación sólido, lí#uido, "as!. Los fundamentos físico$
#uímicos de la espectrofotometría son relati%amente sencillos. Las moléculas pueden absorber ener"ía
luminosa y almacenarla en forma de ener"ía interna. Esto permite #ue se inicien ciclos %itales de muc&os
or"anismos, entre ellos el de la fotosíntesis en plantas y bacterias. La 'ecánica Cuántica nos dice #ue la luz
está compuesta de fotones cada uno de los cuáles tiene una ener"ía( Efotón ) & ⋅ * ) &⋅c+ , donde c es la
%elocidad de la luz, * es su frecuencia, su lon"itud de onda y &) -.- / $01 2 ⋅s es la constante de 3lanc4.
Cuando decimos #ue una sustancia #uímica absorbe luz de lon"itud de onda , esto si"nifica #ue las
moléculas de esa sustancia absorben fotones de esa lon"itud de onda.
OBJETIVOS
• 5emostrar de forma experimental la ley de beer.
• 6uncionamiento del espectrómetro.
• Graficar cur%as espectrales.
• 3ara #ue sir%e una cur%a espectral.
MARCO TEÓRICO
Espectrofotometría ultra%ioleta %isible. Ley de Lambert$7eer. Los métodos espectroscópicos de
análisis están basados en la medida de la radiación electroma"nética #ue es absorbida o emitida por
una sustancia. En función de ello se clasifican fundamentalmente en(
• 'étodos de absorción( Se basan en la disminución de la potencia de un &az de radiación
electroma"nética al interaccionar con una sustancia.• 'étodos de emisión( Se basan en la radiación #ue emite una sustancia cuando es excitada
pre%iamente por medio de otro tipo de ener"ía térmica, eléctrica8!.
2015
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• 'étodos de fluorescencia( Se basan en la radiación #ue emite la sustancia cuando es
excitada pre%iamente por un &az de radiación electroma"nética.
9tras clasificaciones de los métodos espectroscópicos se establecen en función de la re"ión del
espectro electroma"nético #ue inter%iene en la técnica. :sí, pueden utilizarse re"iones como rayos
;, ultra%ioleta, %isible, infrarro<o, microondas, etc. En la 6i"ura pueden %erse las re"iones del
espectro electroma"nético, en función de los %alores de la lon"itud de onda ! de cada radiación(
En esta fi"ura puede también obser%arse como la luz %isible para el o<o &umano constituye
=nicamente una pe#ue>a parte del espectro electroma"nético. 5ado #ue los primeros métodos
espectroscópicos desarrollados corresponden a la re"ión del %isible recibieron la denominación de
métodos ópticos, la cual se utiliza toda%ía con frecuencia. : continuación, se ofrece una bre%e
información sobre la ley de Lambert$7eer y la espectrofotometría de absorción en la re"ión %isible
del espectro. Si se considera #ue se dispone de una fuente de radiación #ue &ace lle"ar a la muestra
un &az de radiación, de lon"itud de onda pre%iamente seleccionada, cuya potencia es 3/ ?)3+3 , la
muestra de espesor b absorbe una parte de esa radiación incidente, de forma #ue la potencia del &az
disminuye después de atra%esar la muestra siendo su nue%a potencia 3. El cociente entre la potencia
de la radiación #ue sale de la muestra y la de la #ue incidió sobre ella, se define como transmitancia(
/ La transmitancia también puede expresarse en tanto por ciento, multiplicando el cociente anterior
por //. Es más frecuente utilizar el concepto de absorbancia, o densidad óptica, #ue se define
como el lo"aritmo de la transmitancia cambiado de si"no( . : ) lo" 3/ 5e acuerdo con estas
expresiones, si la muestra no absorbe radiación, 3 y 3 +3! ) $ lo" ? / coinciden, por lo tanto :)/, y
se transmite toda la radiación ?) //@ de transmitancia!. Si, en otro caso, se transmite solo un
@ de radiación ?)/./!, 3)3/ :l incidir radiación electroma"nética %isible sobre la materia puede
ser totalmente absorbida o totalmente refle<ada. En el primer caso el ob<eto aparecerá de color ne"ro
y en el se"undo de color blanco. 3uesto #ue nosotros percibimos los ob<etos por medio de la luz
refle<ada, si &acemos incidir un &az de luz blanca #ue contiene todas las lon"itudes de onda! sobre
un ob<eto, éste absorberá ciertas lon"itudes de onda y refle<ará otras, siendo éstas =ltimas las
responsables del color. Se dice #ue este color obser%ado! es complementario del #ue se percibiría si
la luz absorbida se pudiera detectar. 5ado #ue en la parte experimental de esta práctica las medidas
%an a realizarse con espectrofotometría %isible, es con%eniente conocer para #ué lon"itud de onda
tiene cada color su máxima absorción, lo #ue se muestra en la tabla si"uiente( +//, la absorción de
radiación #ue &a tenido lu"ar corresponde a :)A(
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3ara medir los %alores de absorbancia y transmitancia de una disolución se utilizan
espectrofotómetros B$is, #ue, como puede %erse en la 6i"ura A, se componen de cinco elementos
principales(
• Bna fuente de radiación #ue suele ser una lámpara de filamento de Dolframio
• Bn monocromador #ue permite seleccionar una lon"itud de onda determinada ori"inando un
&az monocromático.
• Bn recipiente para contener la muestra denominado cubeta fabricado con un material #ue
permite el paso de la radiación en la re"ión del espectro de interés. Suelen ser de %idrio,
plástico o cuarzo. El espesor de la cubeta más &abitual es cm.
• Bn detector #ue con%ierte la ener"ía radiante en una se>al eléctrica.
• Bna pantalla de %isualización
ESPECTROFOTOMETRÍA
Espectro( espectro de radiación electroma"nética
6oto( Luz %isible 'etría( medición
El termino espectrofotometría se refiere al uso de la luz para medir las concentraciones de
sustancias #uímicas.
Cuando una molécula absorbe un fotón, su ener"ía se incrementa. Se dice #ue pasa a un estado
excitado. Si por el contrario emite un fotón, su ener"ía disminuye. El estado de menor ener"ía de
una molécula se denomina estado basal o fundamental.
En la si"uiente fi"ura se describe un es#uema básico de un espectrofotómetro(
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ABSORCION ELECTROMAGNETICA
Es la interaccion de los fotones con los electrones de una sustancia en este proceso se transfiere la
ener"ia a la molecula #uepro%oca una disminucion en la intensidad de la radiacion electroma"netica
del incidente. La absorbancia : de una solución se define mediante la ecuación(
La mayor parte de los traba<os analíticos se realizan con soluciones de manera #ue se desarrolla la
relación #ue existe entre la concentración de la solución y su capacidad de absorber radiación.
MEDICIÓN DE TRANSMITANCIA Y ABSORBANCIA
La transmitancia y la absorbancia se miden en un instrumento llamado espectrofotómetro, la
solución del analito se debe contener en al"=n recipiente transparente, tubo o celda.
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ASPECTOS CUANTITATIVOS DE LAS MEDICIONES DE ABSORCIÓNLEY DE BEER
Cuantifica la radiación absorbida en función de la concentración de las moléculas del analito y
depende de la lon"itud #ue recorre el rayo en el medio absorbente.
CURVA DE CALIBRACIÓN
5enominamos espectro de una sustancia a la representación de absorbancia :! en función de
lon"itud de onda !, este "ráfico presenta ondulaciones con máximos y mínimos.
3ara %erificar el cumplimiento de la ley de 7eer, se debe realizar la cur%a de calibración
absorbancia :! en función de concentración c!, para lo cual se preparan soluciones de la sustancia
de concentraciones conocidas y se mide la absorbancia a la lon"itud de onda ele"ida.
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Ley de LambertBeer
Esta ley expresa la relación entre absorbancia de luz monocromática de lon"itud de onda fi<a! y
concentración de un cromóforo en solución(
A ! "#$ I%I# ! F&'&"
La absorbancia de una solución es directamente proporcional a su concentración a mayor n=mero de
moléculas mayor interacción de la luz con ellas también depende de la distancia #ue recorre la luz
por la solución a i"ual concentración, cuanto mayor distancia recorre la luz por la muestra más
moléculas se encontrará$ y por =ltimo, depende de F, una constante de proporcionalidad
$denominada coeficiente de extinción$ #ue es específica de cada cromóforo. Como : es
adimensional, las dimensiones de F dependen de las de c y l. La se"unda ma"nitud l! se expresa
siempre en cm mientras #ue la primera c! se &ace, siempre #ue sea posible, en ', con lo #ue las
dimensiones de F resultan ser '$cm$. Este coeficiente así expresado, en términos de unidades de
concentración molar o un subm=ltiplo apropiado!, se denomina coeficiente de extinción molar
F'!. Cuando, por desconocerse el peso molecular del soluto, la concentración de la disolución se
expresa en otras unidades distintas de ', por e<emplo "L$, las dimensiones de F resultan ser distintas, por e<emplo "$Lcm$, y al coeficiente así expresado se denomina coeficiente de
extinción específico Fs!.
La ley de Lambert$7eer se cumple para soluciones diluidas para %alores de c altos, F %aría con la
concentración, debido a fenómenos de dispersión de la luz, a"re"ación de moléculas, cambios del
medio, etc.
MATERIALES
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6iola
aso de precipitado
Luna de relo<
3iseta
3ipeta mL!
Espátula
Heacti%o( Sulfato de cobre CuS91!E#uipo( Espectrofotómetro
PROCEDIMIENTO
• 3esar .AI " de CuS91 en la balanza analítica.
• Con ayuda de la pipeta y la fiola preparar muestras con las si"uientes concentraciones( /./
', /./A ', /./1 ' y /./J '.
• Con la muestra de concentración /./J ' comenzar a medir la absorbancia con diferentes
ran"os de lon"itudes de onda K//$// nm! en el espectrofotómetro, anotar los datos.• Mdentificar la lon"itud de onda óptima.
• Con la lon"itud de onda óptima J// nm! medir la absorbancia para todas las muestras,
anotar los datos.
CALCULOS Y RESULTADOS
• 5atos obtenidos del espectrofotómetro a diferentes lon"itudes de onda, con la muestra de
concentración de /./J '
• Calculo de la masa del CuSO4.
PM del CuSO4 = 249.68 g/mol
masa=0.1mol
L ×0.05 L×
248.69 g
mol ×100
impuro
98.3 puro
masa=1.27 g
• Calculo de las concentraciones del CuSO4
mL1=0.01×50
0.1=5mL
mL2=0.02×50
0.1=10mL
mL3=0.04×50
0.1=20mL
mL4=15×0.1
0.08=3.75mL
GRAFICA N()
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0 200 400 600 800 1000
430
435
440
445
450
455
460
465
470
475
f(! " # 0$3 % 0$2 # 0&03 % 474&12
' " 0&))
Longitud de onda vs Absorbancia
474
lon*i+ud de onda
• 5atos obtenidos del espectrofotómetro de la absorbancia a diferentes concentraciones.
CONCENTRACION
ABSORBANCIA
0.01 0.113
0.02 0.228
0.04 0.4580.08 0.915
L#*$+t,d de #*da-*m.
Ab/#rba*'+a
500 0.03
525 0.031550 0.04
575 0.057
600 0.086
625 0.143
650 0.238
675 0.364
700 0.513
725 0.666
750 0.796
775 0.877
800 0.915
825 0.911
850 0.886
875 0.836
900 0.776
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GRAFICA N(0
100 150 200 250 300 350
460
462
464
466
468
470
472
f(! " # 0&04 % 475&3
' " 0&))
ABSORBANCIA vs CONCENTRACION
474
Linear (474!
Y =11.456 X (ley de lambert beer)
N es la absorbancia.
; la concentración.
.1K- es el producto de la absorti%idad con la lon"itud de camino óptico.
Calcular la concentración de una muestra el cual su absorbancia es de /.0JK nm
S9LBCM9O(
3or la ecuación de Lambert beer determinada experimentalmente podemos &allar dic&a
concentración0.385=11.456 X
X =0.336 M
CONCLUSIONES
• 9btu%imos #ue la lon"itud de onda en la #ue el cobre tiene mayor absorbancia, es decir donde
absorbe mayor cantidad de luz es la de J// nm.
• Conforme %a aumentando la concentración las soluciones también aumenta la absorbancia.
• Pallamos #ue la concentración de la solución desconocida tiene un %alor de /.00-.
BIBLIOGRAFIA
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• &ttp(++materias.fi.uba.ar+-0/K+doDnload+Espectrofotometria.pdf
• &ttp(++copernico.escuelain".edu.co+ceciba+depQcnaturales+upload+file+Laboratorios+R
BM'+:O:LMSMS@A/ES3EC?H969?9'E?HMC9.pdf