PARTE PRCTICA
TRABAJO PRCTICO
FOTOMETRADE LLAMA
OBJETIVOS
Interiorizarse en la tcnica de fotometra de llama para la
determinacin de diversos iones en solucin.
Determinar la concentracin de iones sodio y potasio de una sal
de mesa mediante esta tcnica.
INTRODUCCIN TERICA
Muchos elementos metlicos emiten radiaciones de longitudes de
onda especficas cuando se someten a la excitacin adecuada. Cuando
son sometidos a excitacin, la mayora de los elementos metlicos, y
algunos no metlicos, emiten radiaciones caractersticas. En
determinadas condiciones, la intensidad de la radiacin emitida se
puede correlacionar con la cantidad del elemento presente. Por
consiguiente, se pueden emplear estas tcnicas para realizar tanto
un anlisis cualitativo como cuantitativo.
La cantidad de energa requerida para excitar a la mayora de las
muestras es muy grande, por lo que se produce la disociacin de
cualquier compuesto qumico en sus elementos. Esto hace que el
espectro de emisin sea caracterstico de los tomos presentes en la
muestra. Estar, pues, constituido por un conjunto de lneas finas y
bien definidas, a diferencia de los espectros moleculares que estn
constituidos por bandas ms o menos anchas. Esto se debe a que los
tomos slo sufren un cambio de energa cuando un electrn cambia de
nivel, y no admiten el aumento de energa por vibracin que presentan
las molculas.
Los diferentes procedimientos analticos que utilizan la emisin
de espectros se caracterizan por el mtodo de excitacin empleado, la
naturaleza de la muestra y el mtodo utilizado para detectar y
registrar el espectro producido. Los mtodos atmicos de emisin se
basan en la medida de la radiacin emitida por los tomos de una
muestra, previamente excitados, en un proceso del tipo:
Siendo, : analito; : constante de Planck; : f recuencia.
La energa utilizada en el proceso de excitacin puede proceder de
diferentes fuentes, dando lugar a diversas tcnicas, entre ellas se
encuentran la emisin en llama o plasma, excitacin elctrica por
descarga y fluorescencia atmica.
Uno de los tipos ms utilizados de Espectrofotometra por emisin
atmica es la fotometra de llama. En ella, los tomos son excitados
por la temperatura de la llama y se emplea un fotodetector como
dispositivo de medida. Es, principalmente, un mtodo de anlisis
cuantitativo y es uno de los mtodos ms sencillos y precisos para el
anlisis de metales alcalinos, la mayor parte de los alcalinotrreos
y algunos elementos no metlicos. Su aplicacin es limitada si se
compara con la espectroscopia de emisin ordinaria, ya que la energa
de la llama permite excitar nicamente de 30 a 50 elementos (en
nuestro caso particular, el fotmetro utilizado slo detecta Li, Na y
K), siendo este nmero funcin del tipo de llama utilizada. Como se
puede ver en el esquema, la muestra debe encontrarse disuelta.
Figura 1. Diagrama de Bloques que representa al fotmetro de
llama.
DESARROLLO DE LA PRCTICA
Preparacin de las soluciones
La prctica consiste en la determinacin de la concentracin de Na
y K como porcentaje de NaCl y KCl respectivamente, en una sal
comercial. La tcnica utilizada para la determinacin es la fotometra
de llama. El valor de las concentraciones lo obtendremos a partir
de una curva de calibracin construida con las mediciones de emisin
de muestras de concentracin conocida.En primer lugar se arm una
muestra patrn a partir de 0,09563 g de NaCl y 0,09525 g de KCl en
matraz aforado de 250 ml, resultando una concentracin de 150,0 ppm
de Na y 200 ppm de K. A partir de esta muestra se armaron las
siguientes soluciones para la curva de calibracin:
SolucinPatrn Na/ K (ml)Matraz de (ml)ppm de NaPpm de K
11.0050.03.004.00
21.0025.06.008.00
33.0050.09.0012.0
42.0025.012.016.0
55.0050.015.020.0
Blanco0H2O destilada00
La muestra a determinar, que contiene cierta cantidad de Na y K,
se prepara a partir de 0,0909 g de sal comercial Dos Anclas Light,
que se disuelven y diluyen a 50 ml de agua destilada. Luego, para
la medicin de K, se toma 1,0 ml de dicha solucin y se lleva a 50,0
ml, y Para medir Na, se toman 2,0 ml y se diluye a 50,0 ml, ambos
casos, en matraz aforado.
Calibracin del instrumento . mediciones
El instrumento debe ser calibrado una vez para el selector de Na
y otra vez para el de K. Para ello se tomaron la muestra de mayor
concentracin (solucin 5) y el blanco. Para ambos selectores, el
blanco se determin en 0 unidades arbitrarias, y para la solucin 5,
con los selectores correspondientes, se determin en 19 para el K y
en 140 para el Na (medidos en unidades arbitrarias).
Colocando el selector correspondiente al analito que se va a
medir, y luego de la calibracin pertinente, se midieron las
emisiones de cada una de las soluciones. Se midieron 3 veces cada
solucin de concentracin conocida y 6 veces la muestra para la
determinacin de cada uno de los analitos, obtenindose los
siguientes resultados:
Tabla 1. Mediciones realizadas con el fotmetro de llama: muestra
y patrones
SOLUCINNaK
Blanco000000
12426292.62.74.4
26263707.98.011.5
390949211.311.616.3
412812213315.215.018.8
5140140140191919
Muestra5252709.69.115.5
Muestra5455719.68.815.4
A partir de los resultados obtenidos, podemos construir las
curvas de calibracin:
Grfico 1. Curva de Calibracin del sodio
Grfico 2. Curva de Calibracin del potasio 1
TRATAMIENTO DE DATOSTabla 2. Tratamiento de datos para las
concentraciones de Na medidas
Medida
ppm Na Seal medida (Valor Ajustadode la seal
0001,5232,319529056,25
0001,5232,319529056,25
0001,5232,319529056,25
132430,9848,7204920,25
132630,9824,8004920,25
132930,983,9204920,25
266260,4372,442969362,25
266360,4376,568969362,25
267060,43791,450969362,25
399089,8940,011236812,25
399489,89416,859236812,25
399289,8944,435236812,25
412128119,35174,80520114420,25
412122119,3517,01720114420,25
412133119,351186,29520114420,25
515140148,80877,58086422556,25
515140148,80877,58086422556,25
515140148,80877,58086422556,25
SODIO:
CLCULOS:
Desviacin estndar de la pendiente:
Desviacin estndar de la ordenada al origen :
Finalmente para expresar la recta, utilizamos:
La recta de calibracin puede expresarse como:
Procedemos entonces a calcular la concentracin y su error
aleatorio:
Error aleatorio de la concentracin:
Siendo,
nmero de mediciones de la muestra. : Nmero de puntos de
calibracin usados en la regresin lineal : Promedio de los valores
ledos de seal de la muestra.
Para nuestro caso:
Luego:
As, la concentracin de la solucin de Na puede expresarse
como:
El factor es el que permite pasar de ppm de Na en la solucin a
masa de NaCl en la muestra de sal. Tiene en cuenta el factor
gravimtrico para pasar de Na a Nacl y los diferentes factores de
dilucin que corresponden:
Para calcular la concentracin de NaCl en la sal utilizamos la
ecuacin:
Finalmente:
POTASIO:
Tabla 3. Tratamiento de datos para las concentraciones de K
medidas
Medida
ppm K Seal medida (Valor Ajustadode la seal
0000,2540,0645160100
0000,2540,0645160100
0000,2540,0645160100
142,64,2022,5664041636
142,74,2022,2560041636
144,44,2020,0392041636
287,98,150,0625644
2888,150,0225644
2811,58,1511,2225644
31211,312,0980,6368041444
31211,612,0980,2480041444
31216,312,09817,6568041444
41615,216,0460,71571625636
4161516,0461,09411625636
41618,816,0467,58451625636
5201919,9940,988036400100
5201919,9940,988036400100
5201919,9940,988036400100
CLCULOS:
Desviacin estndar de la pendiente:
Desviacin estndar de la ordenada al origen :
Finalmente para expresar la recta, utilizamos:
La recta de calibracin puede expresarse como:
Procedemos entonces a calcular la concentracin y su error
aleatorio:
Error aleatorio de la concentracin:
Siendo,
nmero de mediciones de la muestra. : Nmero de puntos de
calibracin usados en la regresin lineal : Promedio de los valores
ledos de seal de la muestra.
Para nuestro caso:
Luego:
As, la concentracin de la solucin de K puede expresarse
como:
El factor es el que permite pasar de ppm de K en la solucin a
masa de KCl en la muestra de sal. Tiene en cuenta el factor
gravimtrico para pasar de K a KCl y los diferentes factores de
dilucin que corresponden:
Para calcular la concentracin de KCl en la sal utilizamos la
ecuacin:
Finalmente:
Comparacin con la etiqueta del fabricante:
Marca del producto utilizado: Dos Anclas, Light
En la pgina web de Dos Anclas se lee La combinacin est compuesta
por 66% de cloruro de potasio ms 33% de cloruro de sodio
Los valores obtenidos no son demasiado cercanos a lo que seala
la etiqueta. Se atribuyen posibles causas del error a que el
capilar de succin de la muestra est tapado, o los cambios de presin
que se realizaron durante el experimento, que puede modificar la
cantidad de combustible que llega a la llama. CONCLUSIONES
La fotometra de llama es una tcnica extremadamente selectiva, ya
que solo es especfica para un solo tipo de tomo.
La determinacin de cierto tipo de tomo a partir de esta tcnica
permite obtener resultados en tiempos cortos.
Las principales ventajas de este mtodo son principalmente la
accesibilidad del instrumental y que es fcil y barato de limpiar y
mantener.
Como desventajas, puede mencionarse que el tamao y la
temperatura de la llama es muy variable y que es muy sensible al
caudal aire/gas que se utiliza en la operacin. Si no se controla
adecuadamente, puede causar errores en la determinacin de la
muestra.6
Grfico2000242629626370909492128122133140140140
ConcentracinSealSODIO
Hoja1Sodio000000324326329662663670990994992121281212212133151401514015140Potasio00000042.642.744.487.988811.51211.31211.61216.31615.216151618.8201920192019
Hoja1
ConcentracinSealSODIO
Hoja2
ConcentracinSealPOTASIO
Hoja3
Grfico30002.62.74.47.9811.511.311.616.315.21518.8191919
ConcentracinSealPOTASIO
Hoja1Sodio000000324326329662663670990994992121281212212133151401514015140Potasio00000042.642.744.487.988811.51211.31211.61216.31615.216151618.8201920192019
Hoja1
ConcentracinSealPOTASIO
Hoja2
Hoja3
