Info Punto Isosbestico
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MRIDA VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA
DEPARTAMENTO DE QUIMICA INDUSTRIAL Y APLICADA
LABORATORIO DE ANALISIS INSTRUMENTAL
D. Canro, O. Garca, J. Guerrero.
Determinacin del Punto Isosbstico y la constante de disociacin de un indicador Acido.
Base.
Resumen
Mediante medidas espectrofotomtricas se determinan las concentraciones de la forma asociada
y de la disociada de una sustancia sobre la base de que ambas formas obedecen la ley de LambertBeer y las concentraciones de las mismas son determinables, ya sea porque absorben a diferentes
longitudes de onda o bien porque cumple la condicin de aditividad. Las dos formas tienen la
misma absortividad a una misma longitud de onda lo que se conoce como punto isosbstico.
Experimentalmente se determin midiendo absorbancias a varias longitudes de ondas, de soluciones
acida, basica y neutra con indicador de azul bromotimol. Construyendo el espectro de absorcin se
determino que el azul de bromotimol presenta un punto isosbestico a longitud de onda de 5001nm
y a una absorbancia de 0,10,001. Utilizando las expresiones del equilibrio quimico del indicador y
la ley de beer se determino para el azul de bromotimol un valor de pKa de 7,0742 con una
discrepancia del valor terico de 0,36%. Los mtodos de anlisis por espectrometra de luz visible
permiten identificar sustancias presentes en una solucin y determinar constantes de equilibrio de
cidos dbiles con bastante precisin.
Introduccin
La ley de Beer, A = b C (donde es una constante caracterstica del soluto denominada
coeficiente de extincin molar, b es la longitud recorrida por la radiacin electromagntica y c es la
concentracin del soluto en la disolucin) es una ley experimental que se ha tratado de establecer
tericamente, est ley rige el proceso de absorcin en cualquier regin del espectro
electromagntico, ya sea absorcin de radiacin visible-ultravioleta, absorcin de rayos X,
absorcin de rayos g, entre otros. La absorbancia es una propiedad aditiva, es decir, en disoluciones
que contengan ms de una especie absorbente la absorbancia total es la suma de las absorbancias
individuales de cada especie absorbente [1]. La relacin es valida cuando existe una sola especie
absorbente a la longitud de onda estudiada, sin embargo cuando no ocurre la relacin se modifica
como se muestra en la ecuacin 2. Suponiendo que no hay interaccin entre las distintas especies
absorbentes (es decir, que estas sean independientes entre s), la absorbancia total para un sistema
absorbente multicomponente 1, 2, 3,... n, cuyas absorbancias individuales sean A 1, A2, A3,....An
viene dado por:
A = A i = A1 + A2 + A3 +.......... + An
K=
[ H ] * [ In ]
+
[ HIn]
Tomando logaritmos:
log K=log[H+]+log[ In-]
[HIn]
pK=PH+log[ HIn ]
[ In]
Determinando la relacin logartmica de esta ecuacin para un pH conocido, es posible
obtener el correspondiente valor de pK. Para ello, se obtienen los espectros de absorcin de tres
soluciones que contengan la misma concentracin total del indicador a diferentes pH. Una, cuyo pH
sea tal que la forma disociada del indicador sea la especie predominante, otra en que la especie
predominante sea la no disociada y la tercera solucin a un pH intermedio en el que ambas formas
se encuentren en equilibrio. [3]
El punto isosbestico puede determinarsele a varios indicadores, en la practica se utilizo el azul
de bromotimol. Muchos de los colores producidos por el indicador, se producen por mezcla de otros
colores, en el caso del azul de bromotimol, cuyos cambios de color se deben a las absorciones de la
luz de las siguientes formas en equilibrio
La aparicin del color verde en el medio de la regin, se debe a la combinacin de los colores
azul y amarillo de las formas en equilibrio entre pH 6 y 8. Lo mismo ocurre con las combinaciones
azul y rojo que produce una tonalidad violcea, a pH elevado. [5]
La medicion de la absorbancia, a diferentes valores de Ph impuesto en disolucin permite
obtener el intervalo de Ph util para que este sea usado para indicar el punto final de las valoraciones.
La determinacin espectrofotometrica del Ph aun se utiliza para calibrar electrodos selectivos de ph
o en medios acuosos en los cuales dichos electrodos no pueden utilizarse. Por supuesto este metodo
puede emplearse para determinar no solo el pka de los indicador acido-base, sino el pk de pares
redox o complejos como es el caso de la determinacin de E de citocromos mitocondriales y
cloroplasticos en bioquimica. La determinacin del punto isosbestico es utilizado en bioquimica
clinica y quimica de los alimentos como criterio de control de calidad espectrofotometrico. [4]
En esta experiencia experimental se busca principalmente determinar el punto isosbstico de un
indicador, mediante varios medios (acido, bsico y neutro). As como tambin calcular la constante
de equilibrio del indicador.
METODOLOGIA EXPERIMENTAL
Para la determinacin del especto de absorcin del indicador en su forma acida, bsica y neutra
se prepararon soluciones de 25ml de HCl, NaOH Y buffer respectivamente, cada una con indicador
de azul de bromotimol. Se verifico que el color de la solucion coincida con lo esperado y se les
midi el pH para corroborar que sea el indicado para cada sustancia.
Para la determinacin de espectro de absorcin se hicieron mediciones de abs para las tres
soluciones utilizando un espectrofotmetro Spectronic 20 Genesys con una aprecisin de con
apreciacion 0,001 de absorbancia y 1nm en longitud de onda
. Se realizo la calibracin del equipo utilizando como blanco agua destilada, para el ajuste de
100%T, esto para cada cambio del longitud de onda.
Se realizo el barrido para la construccin del espectro midiendo absorbancias a cada solucin a
longitudes de onda desde 375 a 695nm. Los valores obtenidos fueron graficados y utilizados para
la determinacin del punto isobestico.
Para la determinacin del pKa del indicador acido base se utilizo una ecuacin que se deduce
relacionando las ecuaciones de los equilibrios qumicos y la ley del Lambert Beer, como se muestra
a continuacin:
Resultados y Discusiones
El azul de bromotimol es un cido dbil utilizado comnmente como un indicador acido-base
cuya estructura y reaccin de disociacin es:
Presenta color amarillo en solucin acida (forma no disociada), color verde a pH neutro y en su
forma disociada a pH alcalino es de color azul. Con un valor de pKa de 7,1. Este tipo de
compuestos presentan grupos cromforos unidos a los anillos bencnicos, originalmente incoloros,
que le otorgan el color. Esto se debe a que estos compuestos presentan gran cantidad de electrones
capaces de absorber radiacin visible a ciertas longitudes de onda, reflejando otras longitudes
correspondientes a los colores que presentan.
Se realiz el espectro de absorcin de luz visible para una solucin acida (pH=1,4) del azul de
bromotimol y se obtuvo la siguiente figura.
Dado que el paso ptico (b) es el mismo en todas las experiencias y la concentracin total del
indicador es la misma en todas las soluciones estudiadas, los coeficientes de extincin molar de las
formas cida y bsica del indicador son iguales a la longitud de onda del punto isosbstico.
De querer calcular la concentracin del indicador por espectrometra, se utilizara la longitud de
onda del punto isosbstico, ya la absorcin en este punto es independiente del pH, por lo que
variaciones en el mismo no afectara la medida realizada.
Los mtodos espectromtricos permiten determinar la constante de disociacin del indicador,
obtenindose un valor promedio de pKa de 7,0742 con una discrepancia del valor terico de 0,36%.
En la tabla de los anexos se pueden apreciar los distintos valores de pKa calculados a las
distintas longitudes de onda estudiadas, encontrndose que la mayor discrepancia con respecto al
valor terico se obtuvo en la longitud de onda correspondiente al punto isosbstico, lo cual puede
ser debido a que en este punto las diferencias entre las absorbancias son muy pequeas, tienden a 0.
Lo mismo ocurre a las longitudes de onda 375 y 690nm. Mientras que a longitudes de onda en las
cuales las absorbancias son distintas, se obtuvieron los valores de pKa ms cercanos a la terica.
Sin embargo, los valores de discrepancia ms altos encontrados no superan el 2%, lo que
comprueba la confiabilidad del los resultados obtenidos por anlisis espectromtricos.
Conclusiones
donde las absorbancias tienden a ser iguales, lo que ocurre en el punto isosbstico. Este
comportamiento es caracterstico de compuestos que presentan equilibrios entre dos
especies.
Los mtodos de anlisis por espectrometra de luz visible permiten identificar sustancias
presentes en una solucin y determinar constantes de equilibrio de cidos dbiles con
bastante precisin. Obtenindose para el azul de bromotimol un valor de pKa de 7,074 con
una discrepancia del valor terico de 0,36%.
Referencias bibliogrficas
[1] Skoog y Holler. (2001) Principios de Anlisis Instrumental. McGraw-Hill Interamericana de
Espaa, S.A.U. Madrid, Espaa. Capitulo 14. Pgina 369 370.
[2] Alejandro Beaza. (1998). Espectrometra de luz UV/VIS y Equilibrio qumico: Punto
Isosbestico. Universidad Nacional de Mexico. Facultad de Qumica.
[3] www.uniovi.es/QFAnalitica/trans/AnalisisInstrum/TEMA%205.ppt. Consultada el 19 de marzo
del 2014
[4]http://depa.pquim.unam.mx/amyd/archivero/PresentacionCLASE:_Punto_Isosbesticos_2223.pdf.
consultada el 19 de enero del 2014.
[5] http://www.heurema.com/QG8.htm. Consultada el 19 de marzo del 2014.
Anexos.
Tabla 1. Datos de absorbancia del azul de bromotimol a distintas longitudes de onda y pH.
longitud
375
400
425
450
475
500
525
550
575
600
625
650
695
A pH 1,4 A pH 7
A pH 12,7
0,167491 0,200659451
0,173925197
0,244125 0,259637311
0,180456064
0,29243 0,244125144
0,096910013
0,267606
0,22184875
0,065501549
0,187087 0,161150909
0,091514981
0,102373 0,107905397
0,113509275
0,05061 0,142667504
0,167491087
0,026872 0,207608311
0,37675071
0,008774 0,283996656
0,522878745
0,013228 0,387216143
0,698970004
0,008774 0,397940009
0,721246399
0,022276 0,244125144
0,420216403
0,148742
0,13667714
0,113509275
Abase
Aneu
pKa
Ka
0,167491087
0,173925197
0,20065945
0,244125144
0,180456064
0,25963731
0,292429824
0,096910013
0,24412514
7,48396325
3,28123E-08
0,26760624
0,065501549
0,22184875
7,53362791
2,92666E-08
0,187086643
0,091514981
0,16115091
7,42893482
3,72448E-08
0,102372909
0,113509275
0,1079054
7,00556811
9,87261E-08
0,050609993
0,167491087
0,1426675
6,43080526
3,70847E-07
0,026872146
0,37675071
0,20760831
6,97120743
1,06854E-07
0,008773924
0,522878745
0,28399666
6,93849929
1,15213E-07
0,013228266
0,698970004
0,38721614
6,92095432
1,19963E-07
0,008773924
0,721246399
0,39794001
6,9194793
1,20371E-07
0,022276395
0,420216403
0,24412514
6,89968081
1,25985E-07
0,148741651
0,113509275
0,13667714
7,28337628
5,20743E-08
Promedio
7,07419061
8,42965E-08
pKa promedio
7,07419061
Discrepancia %
0,36