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Práctica de Laboratorio de Equilibrio y cinética
Tipo: Ejercicios
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Objetivos Conocer los fundamentos de la espectrofotometría, comprender la Ley de Lambert-Beer-Bouguer y determinar, experimentalmente, la variación de la absorbancia de la luz de una disolución en función de la concentración, con el fin de elaborar una curva patrón que nos permita predecir la concentración de disoluciones a distintas concentraciones dentro de un intervalo de longitudes de onda determinado.
Fundamentos de la práctica
La espectrofotometría es una técnica instrumental de análisis cuantitativo que se fundamenta en la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, permitiendo determinar la concentración de una sustancia a partir de la cantidad de luz que absorbe una muestra. Esta técnica se basa en principios de la física cuántica y de la óptica, donde cada molécula absorbe energía lumínica en regiones específicas del espectro, produciendo un espectro de absorción específico.
Cuando la luz atraviesa una disolución, parte de la radiación es absorbida, provocando transiciones electrónicas dentro de los orbitales moleculares de la sustancia. La cantidad de energía absorbida depende de la frecuencia o longitud de onda de la radiación incidente, la cual se relaciona directamente con la energía de los fotones, descrita por la ecuación de Planck: 𝐸 = ℎν
( Donde: 𝐸 = energía [J] h= cte de Planck [Js] v= la frecuencia de la radiación [Hz] ) Esta relación confirma que la energía absorbida por un fotón es directamente proporcional su frecuencia.
A su vez, la velocidad de la luz (c) se relaciona con la frecuencia y la longitud de onda mediante: 𝑐 = ν · λ
Por lo que, radiaciones de menor longitud de onda poseen mayor energía que las de mayor longitud
de onda. Al unificar las ecuaciones se obtiene: 𝐸 = ℎ 𝑐λ Esta relación es fundamental en
espectrofotometría, ya que permite determinar qué radiaciones tienes la energía suficiente para provocar transiciones electrónicas dentro de moléculas
Figura 1. El espectro electromagnético con la región de la luz visible ampliada
Las moléculas aparte de poseer energía eléctrica (salto de electrones entre orbital), también tienen energía vibracional (vibración de los enlaces) y rotacional (rotación de la molécula). La suma de estas tres contribuciones constituye la energía total de la molécula, que se expresa como: 𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟ó𝑛𝑖𝑐𝑎 + 𝐸𝑣𝑖𝑏𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 + 𝐸𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙
Una vez trazada la recta, se puede determinar la concentración de una muestra desconocida midiendo su absorbancia y buscando el valor correspondiente por interpolación en la gráfica.
Diagrama de flujo
𝐼 0
Con ayuda de un espectrofotómetro (simulador) se midió la absorbancia de 6 diferentes concentraciones molares (0.158-0.948mM) de K 2 Cr 2 O 7 (Tabla 1), con los datos se obtuvieron gráficas (Gráficas 1-6) que muestran la absorbancia de longitud de onda de las disoluciones y se observa que todas tienen el mismo pico de absorbancia (~350 nm) y que además conforme aumenta la concentración de K 2 Cr 2 O 7 también aumenta la absorbancia. Para realizar la curva patrón (Gráfica 7) se usó la ley de Lambert-Beer-Bouguer que dice
−
−
−
−
Se realizó una curva patrón con una correlación lineal de 0.9398 con la cuál se puede predecir la absorbancia que tendrá una cierta concentración de K 2 Cr 2 O 7 dentro del intervalo (0.158-948)mM. Esto se logró con datos obtenidos experimentalmente al medir con un espectrofotómetro la absorbancia de
6 disoluciones con concentraciones diferentes de K 2 Cr 2 O 7. La espectrofotometría mostró un pico de absorción en todas las muestras de ~350 nm y un incremento en la absorbancia al incrementar la concentración, con los datos obtenidos y la ley de Lamber-Beer-Bouguer se hizo la curva que tiene la
