UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, DECANA DE AMERICA)FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUMICAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE FARMACIA Y BIOQUMICA

ESPECTROFOTOMETRA DE ABSORCIN ATMICA CON LLAMA Mesa: 2 Curso: Qumica Analtica Instrumental Docente: Mg. Norma Anglica Carlos Casas Alumnos: Acua Alayo, Manuel Antonio-13040089 Castro Rojas, Elizabeth-13040129 Hijar Lpez, Julio Armando- 13040011 Miranda Zevallos, Wilfredo Daniel-13040110 Palma Albino, Cleni Teodora- 13040019 Santa Cruz, Luca del Pilar- 13040062 Vsquez Quispe, Kelly Lizbet - 13040030 Da de Laboratorio: viernes Hora: 10.00 am-2.00 pm Ciclo acadmico: lV-Semestre Lima-Per2014

OBJETIVO Determinar la concentracin de plomo en agua potable Elaborar la curva de calibracin

MARCO TERICO 1En la espectroscopia de emisin de llama, la llama se utiliza para reducir iones metlicas a tomos metlicos libres. Algunos de los tomos metlicos absorben energa de la llama y llegan a ser excitados. Cuando estos tomos vuelven a su estado fundamental, emiten energa radiante. La longitud de onda de la energa radiante emitida, es caracterstica del metal que la emite; es decir, se necesita una lmpara de un mismo metal para analizar dicho metal en una muestra problema. La espectroscopia de emisin de llama tiene un amplio intervalo de aplicacin para metales. En condiciones favorables, el lmite de deteccin, est en el intervalo de dcimas de parte por billn (ppb). En el campo de los anlisis, los elementos ms interesantes son el sodio, potasio, plomo, litio, etc.Sistema bsico del equipo de absorcin atmicaFig 1. Sistema de absorcin atmica

Para hacer las medidas en el equipo de Absorcin Atmica es necesario obtener una poblacin de tomos en estado basal, primero se enciende una fuente de radiacin que es una lnea con una longitud de onda caracterstica para cada elemento, esta lnea pasa a travs que quemador, y a travs de la llama se roca una niebla fina de la muestra a analizar. La regin del espectro que se mide es seleccionada por el monocromador. La lnea espectral aislada cae en el fotomultiplicador y por ltimo se enva a un dispositivo de lectura ya sea digital o anlogo, a travs de un sistema de proceso de datos de un computador.PROCEDIMIENTOMuestra: plomo en agua potableMtodo: horno de grafito Capacidad mxima del horno de grafito: 2000C con refrigerante

EstndaresAbsorbancia

5 ug/ml0,1512

10 ug/ml0,2607

20 ug/ml0,5381

30 ug/ml0,7232

Concentracin de la muestra problema: 9,21 ug/mL . 0,2476DilucinDe la muestra de 1000 ppm se cogi 100 uL a una fiola 100mL, la nueva concentracin ser de 1 ppm, luego se extrae 100uL y se lleva a una copa de 900 uL, luego se mezclaron estos 900 uL de MP con 900 uL de modificador de plomo.Primero se seca la muestra, luego se seca para producir la sal, luego se lleva a atomizacin, cada elemento tiene su propia lmpara, cuando llegue al tomo en estado neutral este se excitara y luego querr regresar a su estado fundamental, esta diferencia en el cambio de energa de un estado a otro es lo que se mide.

ProcesoTemperatura

Secado130

Mineralizado700

Sistema refrigerante Chiler200

Ebullicin del plomo1700

Se usa la atomizacin por horno de grafito cuando se analizan muestras de concentraciones muy bajas, para ello se usa el argn como gas.Modificador de plomo: nitrato de plomo/ triton 0.5% Proporcin: 2:200Longitud de onda en horno: 217 nm

RESULTADOSnm%TConcentracin [ ] g/dLAbsorbancia

21798,2400.0175

21782.0450.1512

21758.38100.2607

21726.91200.5381

21714.07300.7232

Primero debemos validarla grfica Absorbancia vs concentracin con el Excel

XYX2Y2XY

00.0175

00.000300

50.1512250.022860.756

100.26071000.067962.607

200.53814000.2895510.762

300.72329000.5230121.696

= 65= 1.6907= 1425= 0.94259= 35.821

Validacin para la grfica por mnimos cuadrados (mtodo estadstico, regresin lineal simple). Ver grfica Absorbancia vs Concentracin

y= bx +a

b= a= b= a= b=0.02386 (Valor del intercepto) a= 0.02789Por ajustes de mnimos cuadrados, se obtuvo la siguiente ecuacin:y= 0.02386x + 0.02789

De la curva de calibracin podemos inferir la concentracin de dicha absorbancia para la muestra problema (que es la misma sustancia, con la que se hizo la curva de calibracin).0,2476= 0.02386x + 0.02789

C= y= 9,2082

Pero lo obtenido es de la dilucin, ahora hallamos de la muestra problema sin diluir.De la muestra de 1000 ppm se cogi 100 ul a una fiola 100ml, la nueva concentracin ser de 1 ppm, luego se extrae 100ul y se lleva a una copa de 900 ul, luego se mezclaron estos 900 ul de MP con 900 ul de modificador de plomo.

Pero esto se extrajo de otra dilucin de la que se tom 1 ppm de 1000 ppm, por tanto:

DISCUSINLa preparacin del estndar juega un rol importante para la determinacin de agua potable Se utiliza un estndar de plomo (II) acetato 3- Hidrato Pb (CH3COO)2.3H2O, con una concentracin de 1000 mg/L 0,02. Se toman cinco mililitros de dicho estndar y llevndolos a 500 ml, agregando posteriormente 2 ml de cido Ntrico concentrado, de esta manera la solucin madre presenta una concentracin de 10 ppm. (Ospina y col, 2012)2La determinacin de plomo en muestras sometidas a contaminacin ambiental, como aguas naturales y productos alimenticios es de creciente inters debido a los efectos fisiolgicos de la ingestin de plomo. La Espectrofotometra de Absorcin Atmica no tiene suficiente sensibilidad para la determinacin de plomo a nivel de ppb y es necesario utilizar la atomizacin electrotrmica mediante horno de grafito. No obstante, los iones cloruro constituyen una grave interferencia en este mtodo. La extraccin del plomo a pH=4,0 con 1-pirrolidin-ditiocarbamato amnico en cloroformo, proporciona un mtodo de preconcentracin y la simultnea eliminacin de la interferencia del cloruro. El mtodo propuesto alcanza un lmite de deteccin de 0,5 g. L-1 de plomo con respuesta lineal en el intervalo de 5 hasta 100 g. L-1 de plomo para inyecciones de 20 L del extracto clorofrmico en el horno de grafito.obstante, los iones cloruro constituyen una grave interferencia en este mtodo (Aznares y col, 1982)3En la prctica en Cemprofarma, se tom una alcuota de una muestra de 1000 ppm y al realizar la serie de diluciones de esta muestra y de terminar el anlisis, se concluy que exista una concentracin de 8,287 ppm que no est dentro de los lmites dados por la OMS en cuanto a la concentracin de plomo (10 ppb) por tanto esta agua no es para uso sanitario. Aunque tuvimos una pequea incertidumbre al momento de realizar los clculos, debido a que la asistenta de Cemprofarma nos indic que estaba trabajando la muestra con concentraciones de ppm, y la teora claramente dice que se debe trabajar en ppb en horno de grafito, por ello, bien se podra afirmar con nuestro criterio ha sido un error por parte de la chica al indicarnos la concentracin y se trabaj en ppb, lo cual hara que si entre la concentracin de la muestra dentro del margen sanitario de la OMS.Segn Harold Walton, generalmente, los metales disueltos en disolventes orgnicos presentan mucha mayor absorcin en la llama de la que dan en solucin acuosa. Una causa de este efecto es la mayor temperatura de la llama, pues as como el agua, aspirada en una llama, la enfra, un disolvente orgnico combustible hace que la llama sea ms caliente. Otra causa es que muchos disolventes orgnicos tienen una tensin superficial ms baja que el agua, por lo que la solucin aspirada se dispersa ms fcilmente en gotitas finas. El disolvente puede tambin ser menos viscoso que el agua y afluir ms rpidamente al quemador. Para correlacionar la absorcin con la concentracin en disolventes no acuosos conviene preparar soluciones patrn de las sales metlicas en dichos disolventes.4La causa ms comn de interferencias es la presencia en la muestra de aniones que forman con el analito compuestos poco voltiles, que disminuyen por tanto el grado de atomizacin. Un ejemplo es la interferencia provocada por el PO43- en la determinacin de Ca, pues forma fosfato clcico que es poco voltil a la temperatura de la llama. Un modo de eliminar esta interferencia es aadiendo a la muestra un agente liberador de manera que el fosfato reaccione preferentemente con l, en lugar de con el Ca. Como agente liberador, en este caso, se puede aadir La(III).En otros casos se pude presentar una interferencia qumica debido a la excesiva ionizacin del analito en la llama. De acuerdo con el equilibrio

M M+ + e-si este equilibrio est desplazado hacia la derecha se producirn resultados bajos, pues el espectro de absorcin de M+ es diferente del de M, que es la especie absorbente que nos interesa. Se combate esta interferencia aadiendo a la muestra un supresor de ionizacin, es decir, un elemento que se ionice fcilmente aportando una concentracin relativamente alta de electrones a la llama que desplacen el equilibrio anterior hacia la izquierda. Finalmente habr que procurar que las disoluciones de muestras y de los patrones tengan una composicin lo ms parecida posible, pues de lo contrario poda haber variaciones en la velocidad de aspiracin y en la temperatura de la llama, provocando errores en las medidas.5

CONCLUSIN Se determin la concentracin de plomo en agua potable con espectrofotometra de absorcin atmica de horno de grafito. La longitud de onda empleada ha sido de 217,0 nm por la que la sensibilidad de la determinacin es mxima. La AAS es una tcnica excelente para el anlisis de trazas metlicas. Cada elemento tiene un intervalo de concentraciones caracterstico en el que se cumple la ley de Beer. El corrector de fondo fue la lmpara de deuterio que ayud a eliminar las interferencias que pudieron haber en el anlisis.

BIBLIOGRAFIA(1) Bender. Mtodos Instrumentales de Anlisis en Qumica Clnica. 1era ed. Zaragoza: Editorial ACRIBIA, S.A; 1897. p. 103-105.(2) Ospina, Zapata. Validacin de la Metodologa de la deteccin de los metales niquel, plomo, cadmio en agua tratada por absorcin atmica de llama en el laboratorio de anlisis de agua y alimentos de la Universidad Tecnolgica de Pereira. (Tesis Doctoral). Colombia: Universidad Tecnolgica de Pereira; 2012.(3) Aznares, Palacios, Vidal. Determinacin de plomo por espectrofotometra de absorcin atmica con atomizacin electrotrmica despus de la extraccin con 1-pirrolidin-ditiocarbamato amnico: aplicacin al anlisis de agua natural y materia vegetal. 1era ed. Zaragosa: Departamento de qumica analtica, facultad de ciencias; 1982. p. 46-54.(4) Frederic W. Anlisis qumico e instrumental moderno. Editorial Reverte. Espaa. 1983 .Pg 253-254(5) Miones. Manual de tcnicas instrumentales espectrofotometras. 1era ed. Barcelona. Editorial Crculo Universo: 1978.

CUESTIONARIO

1. Cul es el fundamento del mtodo usado?Se utiliz el mtodo de espectroscopa de absorcin atmica en horno de grafito, La tcnica se basa en el hecho de que los tomos absorben la luz en las frecuencias o longitudes de onda caracterstica del elemento de inters (de ah el nombre de la espectrometra de absorcin atmica). Las muestras se introducen a este equipo por microjeringas o en una pequea microcubeta, quedando colocada en la pared del tubo o en una pequea plataforma que est suspendida en el fondo del tubo, se conecta la corriente y dependiendo de la naturaleza de la muestra, el horno se calienta por etapas. Primero se elimina el solvente y en una segunda etapa son carbonizados los materiales orgnicos. El horno es calentado entonces a alta temperatura.A elevadas temperaturas, las paredes de grafito del horno interactan con la muestra. Esta interaccin desencadena la reduccin de los componentes metlicos y la generacin del metal libre. A la temperatura de trabajo del horno, los metales pasan a estado gaseoso y absorben parte de la energa emitida por la fuente de radiacin. El argn fluye a travs del tubo mantiene el vaco y transporta el vapor del metal fuera del tubo, pero mientras esto tiene lugar, la absorbancia, en relacin con el tiempo, est siendo registrada por el instrumento. Una vez que la nube de vapor metlico se ha eliminado del horno, ste puede ser enfriado para introducir una nueva muestra.1Cabe resaltar que este mtodo solo se utiliza para detectar elementos metlicos en estado gaseoso. 2. Qu tipo de interferencia se puede producir en espectroscopia de absorcin atmica?A pesar de ser una tcnica muy selectiva, la AAS tiene una serie de interferencias que conviene conocer. Las podemos agrupar en dos tipos: Interferencias espectrales e interferencias qumicas. Las interferencias espectrales se presentan bien cuando partculas procedentes de la atomizacin dispersan la radiacin incidente de la fuente, o bien cuando la absorcin o emisin de una especie interferente se solapa o est tan cerca de la de medida del analito que no puede separarlas el monocromador. Las interferencias qumicas se deben a diversos procesos qumicos que pueden ocurrir durante la atomizacin y que alteran las caractersticas de absorcin del analito. La causa ms comn de este tipo de interferencias es la presencia en la muestra de aniones que forman con el analito compuestos poco voltiles, que disminuyen por tanto el grado de atomizacin23. Cul es la diferencia entre Fotometra de llama y espectroscopia de absorcin atmica?Los componentes instrumentales de un equipo de espectrofotometra de absorcin atmica son similares a los de un fotmetro de llama, pero existen algunas diferencias como:-En fotometra de llama la sensibilidad es proporcional al nmero de tomos que se han excitado, mientras que, en absorcin atmica la sensibilidad depende del nmero de tomos que se encuentran en el estado fundamental. Normalmente, tan slo un pequeo porcentaje de tomos se encuentran en estado excitado en la llama. Por lo tanto, la absorcin atmica da lugar, en general, a una mayor sensibilidad que la fotometra de llama para un gran nmero de elementos.3-La diferencia entre fotometra de llama y absorcin atmica radica principalmente en los distintos mtodos de medida de las seales. Un espectrofotmetro de absorcin atmica es bsicamente un espectrofotmetro de llama al que se le ha aadido una fuente de radiacin. Para conseguir eliminar la seal de fotometra de llama y recoger nicamente la de absorcin se modula la fuente de ctodo hueco.-La fotometra en llama mide la luz emitida por la reducidsima proporcin de tomos en el estado excitado en cambio en la E. Absorcin atmica, la luz es absorbida por la amplia proporcin de tomos en el estado fundamental 4 -En la absorcin atmica, la relacin entre absorbancia y concentracin es casi lineal, esto es, la ley de Beer se cumple en un amplio margen de concentraciones. Ello no es cierto para la fotometra de llama: la intensidad de la luz emitida por los tomos de sodio en una llama no es lineal en absoluto con respecto de la concentracin; el grafico de la intensidad frente a la concentracin est fuertemente curvado, siendo el aumento de la emisin con la concentracin tanto menor cuanta mayor sta. Una razn de ello estriba en que la luz emitida por los tomos situados en la parte central de la llama es absorbida, antes de que pueda salir de sta, por otros tomos que se hallan en su estado fundamental. La emisin de llama, por lo tanto, requiere un calibrado ms cuidadoso que la absorcin atmica, y est ms sujeta a interferencias.5

4. Desarrolle un ejemplo de curva de calibracin por el mtodo de adiccin de estndar y utilice para cuantificar un analito.Ejemplo6,7: A partir de una disolucin estndar de 200mg/L de cobre se prepar una disolucin de 100mg/L a travs de una dilucin 1:2. Posteriormente partiendo de esta disolucin se prepararon las disoluciones estndar. A cada disolucin se le aadi 5mL de mezcal y se afor a 10mL.Clculo de concentraciones para los estndares de Cu.() = 20.0 mg de Cu/LDe la misma manera se realiz el mismo clculo para determinar la concentracin de los dems estndares.

Tabla 1. Preparacin de disoluciones estndar de cobre a partir de una disolucin patrn 100mg/L de cobre.

Tabla 2. Valores de absorbancias determinadas por el mtodo adicin estndar. Se utiliz agua destilada como blanco.

R2 = 0.994

Calculo de la concentracin de cobre en la muestra, al poner la ley de Lambert-Beer, en funcin del volumen del estndar aadido en el mtodo de adicin estndar. + + mb

En donde k es una constante llamada absortividad, l es la anchura de la llama del quemador del flujo laminar, Vx son la alcuotas idnticas de la solucin problema con una concentracin Cx que se transfieren a matraces aforados de un volumen Vt.Vc son mL de solucin estndar del analito que tiene una concentracin conocida Cc.

Concentracin de cobre = 5.84 mg/L5. En qu casos se utiliza el mtodo de adicin estndar?El mtodo consiste en aadir sobre una serie de alcuotas, cantidades conocidas del componente a determinar, y medir la magnitud de la propiedad analtica de inters tras las diferentes adiciones. Para llevar a la prctica el mtodo, usualmente se toman volmenes iguales de disolucin problema, y se aaden cantidades conocidas y diferentes de analito a todas las muestras, excepto a una, diluyendo, finalmente, todas al mismo volumen8. Los volmenes deben ser pequeos, con el fin de no modificar la matriz de la muestra problema en todo el proceso y que se pueda suponer que el volumen total no ha sido modificado apreciablemente. El mtodo de adicin estndar funciona mejor cuando la cantidad de analito agregado es aproximadamente del 50% al 200% de la cantidad original de analito problema9.Se utiliza para determinar la existencia de interferencias en una matriz, donde por comparacin de las rectas de calibrado y adicin se puede determinar si existen interferencias. Esto aplica para el anlisis de muestras complejas (suelos, minerales, sangre completa, orina, etc.) ya que en este tipo de muestras, usualmente, los componentes de la matriz afectan las medidas de la seal analtica ya sea por exceso o por defecto10.

BIBLIOGRAFA(1) Bender G. Mtodos instrumentales de anlisis en qumica clnica. Editorial ACRIBIA, S.A. Zaragoza. 1992. Pg. 115-121(2) Douglas A.Skoog. James H. Standley R. Principios de anlisis instrumental. Editorial Cengage .Sexta edicin.Mexico.Pg 367-376(3) Gomis Y .Espectroscopia de absorcin atmica. Institucional de la Universidad de Alicante .Espaa .2008(4)Connors A.Curso de anlisis farmacutico (ensayo del medicamento). Editorial Reverte.Espaa.1981. (5)Frederic W. Anlisis qumico e instrumental moderno.Editorial Reverte.Espaa. 1983.Pg 253-254(6) Castaeda A. Representaciones grficas de las relaciones propiedad-concentracin con fines cuantitativos. Universidad Autnoma del Estado de Hidalgo. Mxico 2011.(7) Pineda C., Sandoval V., Santiago M. Determinacin De Cobre (Cu) En Mezcal. (Espectrometra De Absorcin Atmica) [Sede web]. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO. Mxico. Disponible en: http://depa.fquim.unam.mx/vmus/AEII/LQAI/Practicatipo.pdf(8) Hernndez, L. Gonzlez, C. Introduccin al anlisis instrumental. 1 ed. Barcelona: Editorial Ariel, S.A.; 2002. p. 22 (9) Torres, S. Gmez, C. Aragn, P. Marn, M. Tcnicas instrumentales: Manual de laboratorio. Valencia: Editorial de la Universidad Politcnica de Valencia; 2006. p. 92(10) Snchez, M. Mtodos de calibrado. Facultad de Ciencias. Departamento de Qumica. [Citado en: 25 de setiembre del 2014] Disponible en: http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/angelisa/Downloads/tecnicascalibracio_vr1.pdf.