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FBC AI U2 Técnicas Ópticas 2 212
FBC AI U2 Técnicas Ópticas 2 212
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Ópticas de
Análisis II
MCQ Fernando Bedolla Cazares
fernando.bc@morelia.tecnm.mx
Aplicaciones de los Métodos Ópticos de Análisis
• Análisis Cuantitativo
- Determinación de pureza
Farmacia (antibióticos, hormonas, analgésicos)
- Detección de impurezas.
Medioambiental (fenol, fluor, cloro en agua potable y aguas
resudiales).
- Monitoreo de reacciones (ensayos enzimáticos) 2
- Titulaciones fotométricas.
- Determinación de constituyentes de mezclas complejas.
• Análisis Cualitativo
- Detección de grupos funcionales.
- Elucidación estructural (Reglas de Woodward).
Análisis Cuantitativo
b 4
* Transmitancia
* Absorbancia
T = P/Po
A = abc = ebc T = 10^-A
Po P %T = 10^-A *100
A = -log10 T = log Po/P c %T = P/Po x 100%
La ley está relacionada con 4 factores:
Poder radiante incidente o una cantidad proporcional de él, cuando se mida con
un solvente puro en el haz de luz (Po).
1. Poder radiante transmitido (P).
2. El espesor o anchura (en cm) del líquido absorbente en la celda (b).
3. La concentración de la sustancia en la solución en moles por litro (c). b
5
A = ebc
Calibración
Conjunto de operaciones para establecer, bajo ciertas condiciones específicas, la relación
entre las señales producidas por un instrumento analítico y los correspondientes valores
de concentración o masa de los patrones de calibrado.
7
Curva de Calibración
Sirve para determinar la relación entre la respuesta analítica y la concentración
del analito. Se determina mediante normas químicas.
Por medio de soluciones patrón de concentraciones conocidas, se puede obtener el dato de la concentración de un analito
en una muestra problema.
8
Componentes de una curva de calibración estándar
Para la determinación de la concentración, la absorbancia de una solución de muestra desconocida se mide y se compara
con la curva de calibración para determinar su concentración.
80
70
y = 44.284x - 0.58
R² = 0.9991
Señal Analítica
60
50
9
40 Curva estándar
30
20
10
0
0 0.5 1 1.5 2
10
b) Se realizó, por triplicado, un análisis de una disolución de plata en las mismas condiciones que el calibrado 11
anterior, obteniendo un promedio de absorbancias de 0,308. Calcule la concentración de la citada disolución.
0.8
𝑏 = 0.763 − 0.0253(30)
y = 0.0252x + 0.0021
0.7
R² = 0.9994 12
0.6 𝑏 = 0.004
0.5
𝑦 = 0.0253x + 0.004
Absorbancia
0.4 Series 1
Lineal (Series 1)
0.3
𝒚 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟓𝟐𝒙 + 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟏
0.2
0.1
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Concentración (ng/mL)
X1 0 0.003 Y1
b) 10 0.251 𝑦! − 𝑦"
X 0.308 X2 30 0.763 Y2 𝑚= m= 0.0253
15 0.39 𝑥! − 𝑥"
𝑥 − 𝑥$ 0.308 − 0.251
𝑦# = 𝑦$ + (𝑦 − 𝑦$) 𝑦! = 10 + (15 − 10)
𝑥" − 𝑥$ " 0.39 − 0.251
x y
x0 0.251 10 y0 0.057
𝑦! = 10 + (5) 𝑦! = 10 + 2.05 𝑦# = 12.05 ng/mL
0.308 ? 0.139
x1 0.39 15 y1
13
0 0.003
X 0.308
0.308 − 0.003
30 0.763 𝑦! = 0 + (30 − 0)
0.763 − 0.003
x y
x0 0.003 0 y0
0.305
x 0.308 ? 𝑦! = 0 + (30)
0.76
𝑦! = 0 + 12.03 𝑦# = 12.03 ng/mL
x1 0.763 30 y1
B) Método de Patrón Interno
Se utiliza para compensar errores, como interferencias no espectrales de componentes de la matriz, fluctuaciones
debidas del método y errores instrumentales.
A
A [patron] ppm
0.5
0.262 100
V H2O (mL) 15
V (mL) V (mL) 100
95 1
Vf (mL)
#1 #2 #3 100
1 ppm = 1mg/L
𝐶"𝑉" Solución A [Cu2+] mg/L
𝐶! = C1 (mg/L) 100
𝑉! V1 (L) 0.001
#1 0.262 ?
#3 0.5 1
V2 (L) 0.1
C2 (mg/L) 1
Solución A [Cu2+] mg/L 𝑦! − 𝑦"
#1 0.262 ? 𝑦 = mx + b 𝑚= m= 0.238
𝑥! − 𝑥"
#3 0.5 1
b = 0.262 b = 0.262
Cuando y = 0, x= ?
0.6
x -1.101
0.5
y = 0.238x + 0.262 16
R² = 1
⎪x⎪ 1.101 [Cu2+] mg/L, en 100 mL
0.4
Absorbancia
𝑉
𝑥 + 𝑉%& 𝐶%&
' 𝐴%&
=
𝑥 𝐴#
0.001 𝐿
𝑥 + 0.1 𝐿 100 𝑚𝑔/𝐿 0.5
= 17
𝑥 0.262
19
#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7
[C] patrón 100 mg/L 0.1 mg/mL
m 0.0475
plata (mL) patrón (mL) agua (mL) [C] mg/mL [C] mg/L Abs
#1 10 0 15 0 0 0.32 𝑦 − 𝑦" = m(x − 𝑥" )
#2 10 0.5 14.5 0.002 2 0.41
#3 10 1 14 0.004 4 0.52 𝑦 − 0.6 = 0.0475 (x − 6)
#4 10 1.5 13.5 0.006 6 0.6
#5 10 2 13 0.008 8 0.7 𝑦 − 0.6 = 0.0475x − 0.285
#6 10 2.5 12.5 0.01 10 0.77
#7 10 3 12 0.012 12 0.89 𝑦 = 0.0475x + 0.315 20
1
0.9
y = 0.0466x + 0.3218 cuando 𝒚 = 𝟎
0.8
R² = 0.9976
absorbancia
0.7
0 = 0.0466x + 0.3218
0.6
0.5
0.0466x = −0.3218
0.4
0.3
0.2
x = −0.3218/0.0466
0.1
0 x = −6.9, en 25 mL
0 2 4 6 8 10 12 14
Concentración (mg/L)
1
0.9 y = 0.0466x + 0.3218
0.8
R² = 0.9976
absorbancia
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2 x = 6.9 mg/L
0.1
0
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 x = 6.9 mg/L
Concentración (mg/L) 21
cuando 𝒚 = 𝟎
6.9𝑚𝑔/𝐿(0.025𝐿)
𝐶" =
0 = 0.0466x + 0.3218 0.01 𝐿
0.0466x = −0.3218
𝑪𝟏 = 17.25 mg/L o ppm
x = −0.3218/0.0466
𝐶!𝑉!
𝐶" =
x = −6.9, en 25 mL 𝑉"
Fuentes de Error Comunes
Fuentes Descripción
22
La suciedad en las cubetas disminuye la I0 en el trayecto de la luz radiante hacia el detector, de este modo
Cubetas sucias
se detectarán valores erróneamente bajos de la intensidad de la dispersión.
Su presencia dispersa la energía radiante, tendiendo a elevar la intensidad de la dispersión. Factores como:
Interferentes Lipemia muy alta, contaminación microbiana y turbidez. Las muestras pueden no ser apropiadas y no
deben ser utilizadas a menos que sean centrifugadas o preparadas manera apropiada.
Aquellos compuestos que son excitados por la radiación incidente por lo que se obtienen valores falsamente
Compuestos fluorescentes
elevados de intensidad de dispersión.
Se debe tener principalmente cuidado con la temperatura y posibles condiciones adversas que pueden
Conservación de los reactivos:
modificarlos (Reactivos turbios o con precipitados).
Fluctuaciones en la potencia
Para evitar que este factor sea una fuente de error se recomienda utilizar estabilizadores de voltaje.
eléctrica:
Análisis de mezclas
Se basa en que, a una determinada l la absorbancia observada es igual a la suma de las absorbancias de cada componente
Espectros no superpuestos Espectros superpuestos parcialmente
24
Se pueden determinar las concentraciones de una mezcla de Fe+3 y Cu +2 formando el complejo con hexacianorutenato (II) ,
Ru(CN)6 -4 , que forma un complejo de color azul- violáceo con el Fe+3 (λmax = 550 nm) y un complejo gris pálido con el
Cobre (λmax = 396 nm)
25
Cuando una muestra que contiene Fe+3 y Cu+2 se analiza en una cubeta de 1
cm de paso óptico la absorbancia a 550 nm fue de 0,183 y la absorbancia a
396 nm fue de 0,109.
250925.41𝐶#$ = 4.498
4.498
𝐶#$ = 𝑪𝑭𝒆 = 𝟏. 𝟕𝟗𝟐𝒙𝟏𝟎'𝟓 M
250925.41
Titulaciones fotométricas
Absorbancia
Absorbancia
Una curva de titulación fotométrica es un gráfico de Punto de
equivalencia
Punto de
equivalencia
absorbancia, corregida por cambios de volumen,
como una función del volumen del titulante.
Algunos factores que influyen en los resultados de la Reactivo en volumen Reactivo en volumen
valoración fotométrica son el pH de la solución, la
naturaleza del disolvente y temperatura. a) Absorbancia de los tituladores b) Absorbancia de los productos
27
Son mejores que las titulaciones por potenciometría o conductimetría, pero se
requieren tituladores automáticos programables.
Ventajas:
28
Análisis Cualitativo
Los picos de absorción correlacionan con los tipos de enlaces en las especies en
cuestión, por lo que la absorción puede ser útil para “identificar los grupos
funcionales“ presentes en una molécula.
29
OH O CH3
CO2H O
H
N
HO OH N
OH O H
O
ácido carmínico índigo
Reglas de Woodward-Fieser:
La correlación del espectro UV y la estructura química
Sin embargo, desde 1940 hasta finales del siglo pasado se han desarrollado
espectros de un elevado número de moléculas que han permitido correlacionar
la estructura con los picos máximos de absorción.
30
Las correlaciones más populares fueron las de Woodward, Fieser y Scott para los
compuestos orgánicos insaturados, dienos y esteroides.
Grupos polares:
Incrementos: O Ac 0 nm
Por cada sustituyente alquilo 5 nm O Alk 6 nm
Por cada doble enlace exocíclico 5 nm S Alk 30 nm
Por cada C=C conjugado adicional (extra) 30 nm Cl, Br 5 nm
Por cada fenilo conjugado 60 nm N (Alk)2 60 nm
Tipo de estructura de interés estructura básica X=H 207 nm
X = alquino 215 nm
X = OH, O-alquilo 193 nm
Ciclohexano - 11nm
36
Reglas de Fieser-Kuhn Para sistemas poliénicos conjugados de más de 4 enlaces C=C:
Donde:
n: # de dobles enlaces conjugados.
M: # sustituyentes alquilo (o similares) unidos al sistema conjugado.
Rendo : # de anillos con dobles enlaces endocíclicos en el sistema conjugado. 37
Rexo : # de anillos con dobles enlaces exocíclicos en el sistema conjugado.
Licopeno
β-caroteno
38