determinación de fósforo en bebidas de cola por espectrofotometría uv

UADY
FACULTAD DE
QUÍMICA.
Campus de Ciencias
De la Salud
LABORATORIO DE MÉTODOS INSTRUMENTALES
PRÁCTICA 1:
“DETERMINACIÓN DE FÓSFORO EN BEBIDAS DE COLA POR
ESPECTROFOTOMETRÍA UV-VIS”
Comentario [jsn1]: ¿Número de
equipo?
INTEGRANTES:
Oxte Rodríguez Zuriely
Zapata Cruz Gabriel Eduardo
SALÓN 1
FECHA DE ENTREGA:
23 de Agosto del 2012
20 pts
1
INDICE
ANTECEDENTES
3
OBJETIVO
6
METODOLOGIA
6
RESULTADOS y DISCUSIONES
8
CONLUSIONES
12
REFERENCIA
14
2
ANTECEDENTES
México es el primer lugar per cápita en consumo de refresco en el mundo.
Según datos de la Cámara Nacional de la industria de la Leche y de la
Asociación Nacional de Productores de Refrescos el consumo de refrescos
casi duplica la leche, aun cuando los primeros son más caros. 1
Las bebidas de cola, son muy populares, su consumo es muy frecuente sobre
todo en la población juvenil.
Actualmente se está prestando atención a las posibles consecuencias del
consumo excesivo de estas bebidas que puedan afectar a la salud humana;
para ello se están haciendo esfuerzos intensivos como la evaluación del
potencial erosivo en los dientes debido a la acidez de las bebidas; los efectos
secundarios adversos a la ingesta de altas concentraciones de cafeína y los
efectos adversos en el metabolismo del calcio debido al alto volumen del ácido
fosfórico, él cual si se combina con el calcio necesario para el organismo (en
bajas proporciones) puede aumentar el riesgo de sufrir enfermedades de los
huesos, tal como la osteoporosis. 2
La determinación y cuantificación de fósforo contenidos en muestras de
consumo popular, como son los refrescos de cola se pueden obtener a través
de métodos de espectrometría UV-Vis. 1
El ácido fosfórico es sustancia que contienen los refrescos de cola, es un
aditivo que se emplea como antioxidante. Cantidades elevadas de fósforo en la
dieta, tienen un efecto desmineralizante del hueso, ya que el fósforo es un
mineral que precipita con el calcio, reduciendo su absorción por parte de
nuestro cuerpo. Por ello, no se recomienda abusar del consumo de estas
bebidas, dada la importancia del calcio en el correcto desarrollo y
mantenimiento de la masa ósea. El ácido fosfórico que se encuentra muy
diluido no es tóxico, es inodoro y se emplea para dar un sabor ácido a muchos
refrescos, como la Coca-cola®, a la cual se le agrega, aproximadamente 0.95
% de H3PO4; el pH de los refrescos es cercano a 2.3.3
3
Comentario [jsn2]: No cumplieron c
los márgenes establecidos ene l manual
procedimientos.
El instrumento utilizado en la espectrometría ultravioleta-visible se llama
espectrofotómetro UV-Vis. Mide la intensidad de luz que pasa a través de una
muestra
, y la compara con la intensidad de luz antes de pasar a través de
la muestra
La relación I / Io se llama transmitancia, y se expresa
Comentario [jsn3]: ¿Qué símbolo e
Comentario [jsn4]:
habitualmente como un porcentaje (%T). La absorbancia (A) se basa en la
transmisión:
A= -log (%T)
Las partes básicas de un espectrofotómetro son una fuente de luz, un soporte
para la muestra, una rejilla de difracción o monocromador y un detector.
Un espectrofotómetro puede ser único o de doble haz.
Las muestras para espectrofotometría UV-Vis suelen ser líquidas, aunque la
absorbancia de los gases e incluso de los sólidos también puede medirse.
Las muestras suelen ser colocadas en una celda transparente, conocida como
cubeta. Las mejores cubetas están hechas con cuarzo de alta calidad, aunque
son comunes las de vidrio o plástico. El cristal y la mayoría de los plásticos
absorben en el UV, lo que limita su utilidad para longitudes de onda visibles.
El espectrofotómetro es un instrumento fácil de usar que ejecuta mediciones de
absorbancia, % de transmitancia y concentración dentro del rango de longitud
de onda de 325 a 1100 nanómetros. Consta de un interruptor de apagado y
encendido, una pantalla digital, una tapa del compartimiento de muestra, el
teclado, una puerta del compartimiento de la lámpara.
Figura 1. Partes de un Espectrofotómetro de UV-VIS de un solo haz.
4
Comentario [jsn5]: No tienen
referencia los parrafos
El teclado está compuesto por:

Pantalla de cristal líquido de 20 caracteres en 2 líneas.

Tecla FUNCIÓN 1: La función varía dependiendo de la pantalla,
generalmente salir, retroceder o borrar.

Tecla FUNCIÓN 2: La función varía dependiendo de la pantalla,
generalmente entrar, aceptar o continuar.

Tecla de SELECCIÓN: Usada para recorrer el menú e ingresar valores
numéricos.

Controles de longitud de onda: Aumenta y disminuye el ajuste de
longitud de onda

0
Abs/100%T:
(Cero
Abs/100%
Transmitancia)
Aumenta
automáticamente el instrumento a cero absorbancia (100%T).

A/T/C: Cambia entre modos de absorbancia, % de transmitancia y
concentración.

Utilidades: Accede al ajuste del instrumento, diagnóstico y otras
funciones.

IMPRIMIR: Envía los datos actuales a una impresora seleccionada. [4
5
Comentario [jsn6]: No mencionan e
los antecedentes métodos para determi
fosforo, ni el fundamento de estos
métodos. Empezaron muy bien los
antecedentes pero les falto aterrizar el
objetivo principal.
OBJETIVOS

Conocer las partes y el manejo de un espectrofotómetro de UV-VIS.

Realizar una curva de calibración para cuantificar por UV-VIS, el
contenido de Fosforo en una muestra de refresco de cola.
METODOLOGÍA
Inicialmente se procedió a pesar 100 mL de una solución stock de 100 ppm de
Comentario [jsn7]: No se puede pes
se procedió a preparar 100 mL ….
P2O5 a partir de 0.0191 g de fosfato monobásico de potasio (KH2PO4), se tomó
1mL de esta solución y se prepararon 25 mL de una solución de trabajo a una
concentración de 4ppm, estas soluciones fueron incoloras.
Comentario [jsn8]: Este comentario
no se describe en metodología.
Preparación de la solución reductora:
Para el proceso de preparación de la solución reductora. Se pesaron 0.1572 g
de molibdato de potasio y se disolvió en 7.8 mL de agua destilada, se pesaron
0.2116 g de acido ascórbico los cuales fueron disueltos en 12 mL de agua
destilada y se le añadieron 2.2 mL de H 2SO4 aforando a 25 mL con agua
destilada. Posteriormente estas tres soluciones se mezclaron llevándose a un
aforo de 50mL obteniéndose así la solución reductora cuyo color era azul.
6
Comentario [jsn9]: Este comentario
no se describe en metodología.
Preparación de la curva de calibración:
Se prepararon estándares en matraces aforados de 10 mL, para esto se
extrajeron alícuotas de 1, 2, 3, 4 y 5 mL de la solución de trabajo y se les
agregó a cada una 4 mL de la solución reductora; estas soluciones se
incubaron por 30 minutos a una temperatura de 50°C.
Preparación de la muestra:
Se desgasificó la bebida de cola (Coca-Cola light®) en un baño de ultrasonido
por 20 minutos, posteriormente se tomó 1mL de la bebida desgasificada y se
llevó a aforo a 50 mL con agua destilada. A continuación se tomó una alícuota
de 1 mL de la solución preparada con anterioridadque se preparó, se le
añadieron 4 mL de la solución reductora y se aforó a 10 mL con agua destilada.
Igualmente se preparó un blanco añadiendo 4 mL de la solución reductora y se
aforó a 10 mL con agua destilada. Todas las soluciones se incubaron, al mismo
tiempo a 50 0C por 30 minutos.
A los 10 minutos de calentamiento las soluciones en las cuales se formaba un
complejo de fosfomolibdato se tornaron de color azul. El blanco no mostró
cambio de color, pues esta no contenía fósforo y por lo tanto el complejo no se
formó.
Análisis espectrofotométrico
Para llevar a cabo el análisis espectrofotométrico primero, se realizó un barrido
de exploración con el punto de la curva de calibración más concentrado (2
ppm), a una longitud de onda de 750 a 850 nm. Posteriormente a partir de la
longitud de onda en la que se alcanzó el máximo de absorción el cual fue de
807 nm se realizó un análisis de la curva de calibración y de las muestras. Para
realizar este análisis primero se hizo la medición del blanco con los siguientes
pasos: Se lavó la celda con el blanco, se puso el blanco en la celda y ésta se
colocó en el espectrofotómetro de UV-VIS (GENESYS UV10 THERMO
SCIENTIFIE) y se hizo la medición correspondiente. Después se hizo la
medición de los estándares de 0.4, 0.8, 1.2, 1.6 y 2 ppm. Para esto primero se
lavó la celda con agua destilada, luego se lavó con los estándares, se vertió el
7
estándar en la celda y ésta se introdujo en el espectrofotómetro. Se hizo la
medición correspondiente y se anotaron los resultados obtenidos.
En seguida se realizó de nuevo la medición del blanco y por último se llevaron
a cabo las mediciones de las muestras siguiendo el mismo proceso ya
mencionado y se anotaron los resultados obtenidos.
Por último con los datos obtenidos de los estándares se graficaron las
absorbancias contra los valores de concentración en ppm y con la curva de
calibración.
Con formato: Fuente: Negrita
RESULTADOS Y DISCUSIONES
La espectrofotometría de absorción UV-Vis posee diversas aplicaciones, una
de ellas es el análisis de un solo componente. Para esta práctica se utilizó esta
técnica con el fin de determinar el nivel de fósforo presente en una bebida de
cola elegida previamente (RESULTADOS Y DISCUSIONES
La espectrofotometría de absorción UV-Vis posee diversas aplicaciones, una
de ellas es el análisis de un solo componente. Para esta práctica se utilizó esta
técnica con el fin de determinar el nivel de fósforo presente en una bebida de
cola elegida previamente (Pepsi-Cola ®). Lo anterior estuvo basado en el
método espectrofotométrico del azul de molibdeno con el molibdato de amonio
y ácido ascórbico para desarrollar color.
Durante la formación de los ácidos molíbdicos un exceso de molibdato
reacciona en solución ácida (razón por la cual se le añadió H2SO4 a la solución
reductora) con el fosfato (especie de interés para este experimento) para luego
determinar el nivel de fósforo presente. La reacción siguiente ilustra el proceso:
Comentario [jsn10]: Estos párrafos
son resultados ni discusiones, es parte d
los antecedentes que te hicieron falta.
Figura 1. Formación del complejo de fosfomolibdato
Comentario [jsn11]: No hay figura
El H3PO4 es el que se encuentra presente en la bebida de cola a analizar.
Con formato: Subíndice
Con formato: Subíndice
8
En la reacción 1 se observa la formación del complejo de fosfomolibdato que
Comentario [jsn12]: ¿Cuál reacción
posteriormente fue reducido a un compuesto azul soluble cuya absorbancia es
medida espectrofotométricamente y es proporcional a la cantidad de fósforo
presente en la muestra. Para lograr lo anterior se utilizó en esta práctica ácido
ascórbico debido a sus propiedades reductoras.
®). Lo anterior estuvo basado en el método espectrofotométrico del azul de
molibdeno con el molibdato de amonio y ácido ascórbico para desarrollar color.
Durante la formación de los ácidos molíbdicos un exceso de molibdato
reacciona en solución ácida (razón por la cual se le añadió H2SO4 a la solución
reductora) con el fosfato (especie de interés para este experimento) para luego
determinar el nivel de fósforo presente. La reacción siguiente ilustra el proceso:

Barrido de exploración
Comentario [jsn13]: No hay reacció
Estos párrafos no pertenecen a resultad
y discusiones. Revisar antes de enviar el
trabajo, no hay ni figuras, ni reacciones.
Cuadro 1: Barrido de exploración
Concentración
Absorbancia
lmáx registrada en nm
2 ppm
0.730
822

Análisis de puntos para la curva de calibración
Comentario [jsn14]: Utiliza otra
palabra.
Cuadro 2: puntos para la curva de calibración
Solución
de
10
mL Concentración de P2O5
Absorbancia
alícuotas mL
(ppm)
l= 822
1
0.4
0.226
2
0.8
0.389
3
1.2
0.517
4
1.6
0.630
5
2.0
0.767
9

A continuación se presenta la gráfica de los resultados, en la cual
los valores situados en la abscisa corresponden a los valores de la
concentración de cada estándar en partes por millón (ppm), y los valores
de la ordenada corresponden a la absorbancia obtenida de acuerdo a la
concentración del estándar.
Absorbancia
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0.767
0.63
Absorbancia
0.517
Lineal (Absorbancia)
0.389
Lineal (Absorbancia)
0.226
Lineal (Absorbancia)
0
0
0.5
Pendiente: 0.331
Intercepto: + 0.109
1
1.5
2
2.5
Desviación estándar: 50x10-2
Coeficiente de correlación: 0.998
Cuadro 3: Absorbancia y concentración de la muestra
Muestra
Absorbancia a 822 nm
Concentración (ppm)
1
0.459
1.059
2
0.443
1.010
10
Con formato: Sangría: Izquierda:
1.27 cm, Sin viñetas ni numeración

Concentraciones en ppm de P2O5 en la muestra de cola (Pepsi-cola®):
Con formato: Subíndice
Con formato: Subíndice
Comentario [jsn15]: ¿Están seguros
qué es esa Ley?
Ley de Bouguer-Beer:
A = εbC
Siendo:
A: Absorbancia b: espesor de la celda (1 cm)
C: Concentración ε: Coeficiente de extinción molar (pendiente)

Comentario [jsn16]: ¿?
Para la muestra1 de Cola analizada (Pepsi-Cola®):
A1 = 0.459
C1 = A/εb
C1 = 0.459/ [(0. 331) (1)]
C1 = 1.386 ppm de P2O5

Para la muestra 2 de Cola analizada (Pepsi-Cola®):
A1 = 0.443
C1 = A/εb
C1 = 0.443/ [(0. 331) (1)]
Comentario [jsn17]: No era necesa
estos pasos, debieron trabajar con la
ecuación de la recta de la curva de
calibración. Y buscar por ese método el
valor de concentración.
C1 = 1.338 ppm de P2O5

Niveles de fósforo presentes en las muestras de cola a partir de las
concentraciones en ppm de P2O5 utilizando el factor gravimétrico:
Con formato: Subíndice
Con formato: Subíndice
11
Ppm P= (X ppm de P2O5) (50) (10) (62 g de P/142 de P2O5)
Muestra 1.- ppm P= (1.386 ppm) (50) (10) (0.4366)
Ppm P= 302.577
Muestra 2.- ppm de P= (1.338 ppm) (50) (10) (0.4366)
Ppm de P= 292.085
En el cuadro 2 se puede percibir que conforme aumentaba la concentración de
P2O5, la absorbancia también aumentaba, lo anterior se debe a que había una
mayor presencia de fósforo (proveniente del P2O5) y en consecuencia se formó
una mayor cantidad del complejo de fosfomolibdato, lo anterior se comprobó
Con formato: Subíndice
Con formato: Subíndice
Con formato: Subíndice
Con formato: Subíndice
por una mayor intensidad en la coloración azul. Por esa razón, para realizar el
barrido de exploración, se utilizó el punto de la curva de calibración más
concentrada (aquél con 2 ppm de P2O5) para establecer la longitud de onda
máxima de absorción, la cual fue registrada en 822 nm.
Posteriormente se aplicó la ley de Bouguer-Beer para obtener los valores de
Con formato: Subíndice
Con formato: Subíndice
Comentario [jsn18]: Utilicen el
nombre tradicional Lambert-Beer
fósforo en la muestras de la bebida de cola (Pepsi-Cola®) y se observó que por
cada litro de refresco consumido se ingieren entre 203.02 mg de fósforo. Lo
anterior quiere decir que si una persona consume un vaso (aAproximadamente
250 mL) de una bebida de cola (Pepsi-Cola® para este ejemplo) al día, estaría
consumiendo entre 73 mg de fósforo.
Se puede afirmar que los resultados obtenidos del experimento fueron bastante
precisos debido al pequeño valor de la desviación estándar, así como también
que existe una relación directamente proporcional entre la concentración en
ppm y la absorbancia de los puntos de la curva de calibración, es decir,
conforme una variable aumenta, la otra también lo hace, esto se debe al valor
positivo cercano a 1 (que indica correlación perfecta) del coeficiente de
correlación.
12
Comentario [jsn19]: No discutiste
nada de los resultados obtenido durante
práctica llevada a cabo, ni mencionaste s
estaba entre los limites, para la próxima
mejora tus resultados y discusiones.
CONCLUSIONES
Se cumplió el objetivo de conocer y aprender el manejo de los diferentes
aparatos utilizados en el laboratorio (espectrofotómetro de uv-vis, la máquina
de incubación con ultrasonido), con el propósito de determinar y realizar una
curva de calibración para cuantificar la concentración de fosforo en la muestra
de
cola (Pepsi-Cola®) que se analizó, esto mediante la preparación de
estándares, las cuales se utilizaron para el barrido de exploración.
El espectrofotómetro de UV-Vis mide la capacidad de transmitancia de las
soluciones, la cual es inversa a la absorbancia. Gracias a este equipo se puede
determinar la concentración de fósforo de las muestras indirectamente a partir
de las absorbancias obtenidas en base a las concentraciones del P 2O5.
La absorbancia es directamente proporcional a la concentración de fósforo en
las soluciones. Para lograr lo anterior, en esta práctica se utilizó el método
espectrofotométrico del azul de molibdeno con el molibdato de amonio y ácido
ascórbico para desarrollar color.
El barrido de exploración
se realizó a partir de la solución estándar más
concentrada para que las absorbancias obtenidas de las demás soluciones
estándar estén dentro de la longitud de onda establecida.
Es necesaria la medición de un blanco, y la realización de una curva de
calibración para minimizar los errores sistemáticos al momento de medir las
absorbancias de las muestras.
Finalmente, de acuerdo a los cálculos realizados, se puede concluir que la
cantidad de fósforo presente en la bebida analizada (Pepsi-Cola®) es muy alta
en comparación con las cifras normales de fósforo sérico inorgánico en los
adultos, que oscila entre 2.8 y 4 mg por cada 100 mL, dado que un vaso
(aproximadamente 250 mL) de esta bebida al día aportaría de 50.75 mg de
fósforo.
13
Comentario [jsn20]: Deberían
mencionarlo en las discusiones y a que
creen que se deba estas concentracione
elevadas, revisen sus cálculos antes de
afirmar lo que comentan.
Comentario [jsn21]: Revisar el man
de procedimientos para las referencias.
REFERENCIAS
1
Cavazos, Norma C.; Zárate, L.; Torres de Navarro, E. Determinación de
fósforo y cafeína en bebidas de cola. Educación Química, 2001, 12,2, pp.116120.
2
Ortíz R.; Martínez Y. Laboratorio de Análisis Instrumental. Universidad de los
Andes, Facultad de Ciencias. Departamento de Química. Mérida, 2003. 48 pp.
9-11.
3
Guzmán B., J. Las bebidas gaseosas no te alimentan, TuVida Sana,
Colombia, Ene.18, 2011, 18
4
Angelici R.J. Técnica y Síntesis en Química Inorgánica. Editorial Reverté.
1979, España. p 247.
14