Determinación de KMnO4 y K2Cr2O7 en Una Mezcla Binaria en La Región Visible.
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Facultad De Farmacia Y Bioanálisis
Escuela De Farmacia
Departamento De Análisis Y Control
Cátedra De Análisis Farmacéutico
Informe practica N°2:
Determinación de KMnO4 y K2Cr2O7 en una mezcla binaria en la región visible.
Br. Urdaneta Vera, Luis Ernesto.
Br. Raymar.
Br. Jhoan.
Día de laboratorio: martes
Turno: tarde
Mérida, 28 de abril de 2015
Aplicación de la ley de Lambert y Beer a mezclas
La ley de Lambert y Beer también se puede aplicar a un medio que contenga más
de una clase de sustancias absorbentes. Siempre que no haya interacción entre
las distintas especies, la absorbancia total para un sistema con múltiples
componentes es:
Atotal=A1+A2+…An
Atotal=ε1bc1+ε2bc2+…εnbcn
Donde los subíndices se refieren a los componentes absorbentes 1, 2,..., n.
Con esta relación es posible, en principio, determinar la concentración de cada
uno de los componentes de la mezcla solo si existiera un mínimo de 10nm de
separación de sus respectivos espectros. Por ejemplo, en la figura 1 se muestra el
espectro de una solución que contiene una mezcla de las especies M y N, además
de los espectros de cada uno de los componentes separados. Como puede
apreciarse, no hay una longitud de onda en la que la absorbancia se deba a uno
solo de los componentes. Para analizar la mezcla, primero hay que determinar las
absortividades molares de M y N a las longitudes de onda 1 y 2. Esto implica
emplear suficientes estándares con el fin de asegurar que en el intervalo de
absorbancia que abarca la de la muestra se sigue la Ley de Lambert y Beer.
Obsérvese que se seleccionaron las longitudes de onda en las que los dos
espectros exhiben diferencias significativas.
Figura 1
Para una mezcla con n componentes absorbentes es posible establecer la
concentración de ellos si se plantean, mínimo, n ecuaciones de aditividad para n
longitudes de onda. Para el caso de una solución que contiene dos especies
absorbentes X y Y se escogerán como mínimo dos longitudes de onda, λ1 y λ2
para la medida de la absorbancia total de la mezcla y se plantearan las
ecuaciones:
Aλ1mezcla=(A ¿¿ x)λ1+(A ¿¿ y )λ 1=(ε¿¿ x)λ1bcx+(ε¿¿ y )λ 1bc y ¿¿¿¿ (1)
Aλ2mezcla=(A¿¿ x )λ2+(A ¿¿ y )λ 2=(ε¿¿ x)λ2bcx+(ε¿¿ y )λ 2b c y¿¿¿¿ (2)
Por tanto, para conocer las concentraciones de los compuestos a y b en la
muestra, Cx y Cy, necesitamos en este caso conocer el valor de cuatro constantes
de absortividad molar: axλ 1, a y
λ 1, axλ 2 y a y
λ 2 (Recordar que la absortividad molar
depende del compuesto analizado y de la longitud de onda). El proceso que nos
permite calcular los valores de estas cuatro constantes, llamado calibración, será
el siguiente:
Si preparamos disoluciones individuales de los dos compuestos, y con
concentración conocida, CxP y CyP, al medir su absorbancia para las dos longitudes
de onda obtendremos:
Para el compuesto a: Axλ1=ax
λ1 .b . c x
Axλ2=ax
λ2 .b .c x
Para el compuesto b: A yλ1=ay
λ1 .b . c y
A yλ2=ay
λ2 .b .c y
Ahora, en cada una de las ecuaciones, todos los términos son conocidos excepto
las constantes de absortividad molar, por lo que podemos despejarlas y calcular el
valor de las cuatro constantes de proporcionalidad.
Una vez conocidos los valores de estas constantes, ya podemos sustituirlas en las
ecuaciones (1) y (2), quedándonos un sistema de dos ecuaciones con dos
incógnitas, de cuya resolución obtendremos las siguientes ecuaciones:
C x=A2 . a y
λ1−A1 . a yλ 2
b [(a yλ1 . axλ2 )−(a yλ 2 . axλ1 ) ]C y=
A2 . axλ1−A1 . ax
λ2
b [(axλ1 . ayλ 2 )−(axλ2 . ayλ1 )]
Instrumentación usada
Se usó en la práctica un espectrofotómetro modelo Spectronic 20 que posee un
intervalo espectral que va de 400 a 900 nm, celdas adecuadas para el
espectrofotómetro (2), pipetas volumétricas de 1mL (2), 2mL (2) y 3mL (2), Balón
aforado de 50mL (6), vaso de precipitado (1), gotero (1), piseta (1).
a)
b)
Figura 2. a) Espectrofotómetro Spectronic 20 y b) diagrama de su sistema óptico.
Reactivos.
KMnO4 de concentración 0,05M, K2Cr2O7 de concentración 0,05M
Objetivos.
Determinar por el método espectrofotométrico la concentración de los
componentes de una mezcla binaria que absorbe luz en la región visible.
Procedimiento.
De las soluciones intermedias de KMnO4 y K2Cr2O7 se tomaron 1mL, 2mL y 3mL
de cada una y se preparan los patrones P1= 1:50, P2= 2:50 y P3= 3:50
respectivamente. Se calibró el espectrofotómetro Spectronic 20 de la siguiente
manera:
El mando de la
izquierda se giró hacia
la derecha y se esperó
10 minutos para que
caliente.
Se ajustó la longitud de
onda al valor deseado
con el mando en la
parte superior.
Con el compartimiento
de la muestra cerrado
y vacío, se giró la
perilla de la izquierda
para obtener una
lectura de 0 % T.
Se limpió la celda con
un trapo seco para
eliminar las gotas de
agua destilada o las
huellas dactilares.
La celda llena con el
blanco (agua destilada)
se alineo con la marca
del porta celda y se
cerró la tapa.
Con el botón de la
derecha se llevó hasta
la lectura de 100% T.
Al P2 del KMnO4 se le realizó un barrido desde 450nm hasta 600nm a intervalos de
10nm de separación entre lecturas. Luego de obtener la λmax del KMnO4 se leyó la
absorbancia de los 6 patrones y de la Mx. Seguidamente se calibró el Spectronic
20 a la λmax teorica del K2Cr2O7 (440nm) y se procedió a tomar nuevamente las
absorbancias de los 6 patrones y de la Mx.
λmax λmax
Datos Obtenidos.
1. Barrido del KMnO 4
La longitud de onda analítica del KMnO4 se encuentra en los 530nm.
2. % de Transmitancia para cada patrón y la Mx.
%T KMnO4 K2Cr2O7 Mx
--------- P1 P2 P3 P1 P2 P3 -------
λ1=440nm 89,0 86,5 82,0 72,0 54,0 40,5 61,0
λ2=530nm 62,5 41,5 27,0 98,5 98,0 94,5 43,0
Cálculos.
Longitud de onda % de Transmitancia
450 86,5
460 81,5
470 74,0
480 68,5
490 60,0
500 53,0
510 47,0
520 43,5
530 41,0
540 43,0
550 46,0
560 53,5
570 60,0
580 69,5
590 80,5
600 85,5
1. Concentraciones de cada patrón
KMnO4 (X) K2Cr2O7 (Y)
V c .C c=V d .Cd
Cd=V c .C cV d
V c .C c=V d .Cd
Cd=V c .C cV d
CP1=1mLx 0,05M50mL
=1 x10−3M CP1=1mLx 0,05M50mL
=1 x10−3M
CP2=2mLx 0,05M50mL
=2x 10−3M CP2=2mLx 0,05M50mL
=2x 10−3M
CP3=3mLx 0,05M50mL
=3 x10−3M CP3=3mLx 0,05M50mL
=3 x10−3M
2. Transformaciones de %T a Absorbancia. ( A=2−log (%T ))
Longitud de onda % de Transmitancia Absorbancia
450 86,5000 0,0630
460 81,5000 0,0888
470 74,0000 0,1308
480 68,5000 0,1643
490 60,0000 0,2218
500 53,0000 0,2757
510 47,0000 0,3279
520 43,5000 0,3615
Longitud de onda % de Transmitancia Absorbancia
530 41,0000 0,3872
540 43,0000 0,3665
550 46,0000 0,3372
560 53,5000 0,2716
570 60,0000 0,2218
580 69,5000 0,1580
590 80,5000 0,0942
600 85,5000 0,0680
%T KMnO4 K2Cr2O7 Mx
--------- P1 P2 P3 P1 P2 P3 -------
λ1=440nm 89,0 86,5 82,0 72,0 54,0 40,5 61,0
λ2=530nm 62,5 41,5 27,0 98,5 98,0 94,5 43,0
A KMnO4 K2Cr2O7 Mx
λ1=440nm 0,0506 0,0630 0,0862 0,1427 0,2676 0,3925 0,2147
λ2=530nm 0,2041 0,3820 0,5686 0,0066 0,0088 0,0246 0,3665
3. Coeficiente de absortividad molar (ε).
a KMnO4 K2Cr2O7
a= Ab .c
axP1λ 1 axP2
λ 1 axP3λ 1 a yP1
λ 1 a yP2λ 1 a yP3
λ 1
50,6 31,5 28,7 142,7 133,8 130,8
a= Ab .c
axP1λ 2 axP2
λ 2 axP3λ 2 a yP1
λ 2 a yP2λ 2 a yP3
λ 2
204,1 191,0 189,5 6,6 4,4 8,2
KMnO4 K2Cr2O7
∑P1
P3
aCλ
3=aC
λ
∑P1
P3
axλ1
3=ax
λ 1=36,9∑P1
P3
a yλ1
3=a y
λ 1=135,8
∑P1
P3
axλ2
3=ax
λ 2=194,9∑P1
P3
a yλ2
3=a y
λ 2=6,4
4. Concentraciones de KMnO 4 (X) y de K2Cr2O7 (Y).
[KMnO4] [K2Cr2O7]
C x=A2 . a y
λ1−A1 . a yλ 2
b [(a yλ1 . axλ2 )−(a yλ 2 . axλ1 ) ]C y=
A2 . axλ1−A1 . ax
λ2
b [(axλ1 . ayλ 2 )−(axλ2 . ayλ1 )]
C x=0,3665 x 135,8−0,2147 x 6,41 [ (135,8 x 194,9 )−(6,4 x 36,9 ) ]
C y=0,3665x 36,9−0,2147 x 194,91 [ (6,4 x 36,9 )− (135,8 x 194,9 ) ]
C x=1,84 x 10−3M C y=1,08 x10
−3M
Conclusiones.
En esta práctica concluimos que es posible realizar un análisis de una mezcla
binaria debido a que la absorbancia es una propiedad aditiva y mediante un
modelo matemático se pueden determinar los parámetros desconocidos, en este
caso, se determinó la concentración del Permanganato de Potasio y el Dicromato
de Potasio.
Con esta práctica se cumplió el objetivo de comprobar que la absorbancia es una
propiedad aditiva para un sistema de dos componentes en este caso. Conociendo
las condiciones que tiene que tener cada componente y la manera de operar el
equipo, se pude conocer las características de cada componente, para
posteriormente conocerlas en la mezcla.
Bibliografía.
Principios de análisis instrumental, Douglas A. Skoog, 6ta Edición, Editorial
Cengage Learning.
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2001184/lecciones/
Cap13/03_01_01.htm
http://lcq414.mecanicahn.com/documentos/multicomponentes.pdf
http://www2.uca.es/grup-invest/corrosion/integrado/P5.pdf