Calibracion de instrumentos para analisis instrumental
En este blog se podra encontrar informacion sobre temas importates sobre esta materia que de alguna forma ayudara a proximas generaciones en cuestion de dudas o algun tipo de aclaracion o por que no? obtencion de conocimientos
Al igual que la molaridad, esta unidad de concentración se basa en el volumen de solución. La normalidad se define como el número de equivalentes del soluto por litro de solución
en donde N es la normalidad, #eg es el número de equivalentes, y V es el volumen de la solución expresado en litros. Esta definición puede ser extendida cuando se emplea el concepto de miliequivalente gramo y el volumen se maneja en mililitros ya que (usando el análisis dimensional):
Pues:
en donde g representa los gramos de soluto y ME la masa del equivalente, por lo que
A continuación se define e ilustra la determinación de la masa del equivalente-gramo en los diferentes tipos de reacciones. Esto se basa en que en las reacciones químicas las sustancias reaccionan equivalente a equivalente. Este es el fundamento de la volmetría, cuestión que veremos con más detalle en otra sección.
1. Reaccioness de neutralización. La masa del equivalente-gramo de una sustancia en volumetrías de neutralización es la masa de la sustancia que puede suministrar, reaccionar con, o ser químicamente equivalente a un átomo gramo de protones (H+) en la reacción que tiene lugar.
2. Formación de precipitados, complejos o electrolitos débiles. En este tipo de volumetrías, la masa del equivalente-gramo de una sustancia es la masa de la misma que proporciona, reacciona con, o esquimicamente equivalente a un átomo gramo de un catión monovalente en el precipitado, complejo o electrolito formado. En la precipitación volumétrica del cloruro de plata, un mol de AgNO3 contiene un equivalente, porque es la cantidad de dicha sustancia que aporta un átomo gramo de Ag+, catión monovalente, en el precipitado. En la misma reacción la masa del equivalente-gramo del KCl coincide con su masa molecular, pues dicho compuesto aporta la cantidad de ion cloruro que reacciona con un átomo gramo del catión monovalente Ag+
3. Reacciones redox. En volumetrías redox, la masa del equivalente-gramo de una sustancia es la masa de la misma que aporta, recibe (reacciona con) o es químicamente equivalente a un mol de electrones transferidos en la reacción que tenga lugar.
La mejor forma de deducir el equivalente de una sustancia es escribir la ecuación de su semirreacción ion-electrón y observar el número de electrones necesarios por cada mol de la sustancia que interesa. De la misma forma que los ácidos polipróticos pueden tener masas de equivalente-gramo diferentes, las sustancias que pueden sufrir varios cambios diferentes de electrones, tienen en cada cambio distinto peso equivalente. Por ejemplo, la masa del equivalente-gramo del permanganato potásico es su masa molecular dividida por 5, o 3, según se reduzca a Mn2+ o MnO2 respectivamente. En la semirreacción el equivalente del dicromato de potasio es su peso fórmula entre 6.
En química, la concentración molar (también llamada molaridad), es una medida de la concentración de un soluto en una disolución, o de alguna especie molecular, ionica, o atómica que se encuentra en un volumen dado. Sin embargo, en termodinámica la utilización de la concentración molar a menudo no es conveniente, porque el volumen de la mayor parte de las soluciones depende en parte de la temperatura, debido a la dilatación térmica. Este problema se resuelve normalmente introduciendo coeficientes o factores de corrección de la temperatura, o utilizando medidas de concentración independiente de la temperatura tales como la molalidad.
DEFINICION
La concentración molar o molaridad c (o M) se define como la cantidad de soluto por unidad de volumen de disolución, o por unidad de volumen disponible de las especies:
Aquí, n es la cantidad de soluto en moles, N es el número de moléculas presentes en el volumen V (en litros), la relación N/V es ladensidad numérica C, y NA es el número de Avogadro, aproximadamente 6,022 . 1023 mol−1.O más sencillamente: 1 molar = 1 M = 1 mol/litro.
UNIDADES
Las unidades SI para la concentración molar son mol/m3. Sin embargo, la mayor parte de la literatura química utiliza tradicionalmente elmol/dm3, o mol . dm-3, que es lo mismo que mol/L. Esta unidad tradicional se expresa a menudo por la M (mayúscula) (pronunciada molar), precedida a veces por un prefijo SI, como en:
mol/m3 = 10-3 mol/dm3 = 10-3 mol/L = 10-3 M = 1 mM .
Los términos "milimolar" y "micromolar" se refieren a mM y μM (10-3 mol/L y 10-6 mol/L), respectivamente.
Cuando se pone un lápiz en el agua, la punta del lápiz aparece inclinada. Luego, si se hace lo mismo pero colocando el lápiz en una solución de agua azucarada, la punta del mismo aparecerá más inclinada. Este es el fenómeno de larefracción de la luz.
Los refractómetros son instrumentos de medición, en los que éste fenómeno de la refracción de la luz se pone en práctica. Ellos se basan en el principio por el cual, cuando aumenta la densidad de una sustancia (por ejemplo: cuando se disuelve el azúcar en el agua), el indice de refracción aumenta proporcionalmente.
Los refractómetros fueron inventados por Dr. Ernst Abbe, cientifico Alemán / Austriaco a principios del siglo XX.
Existen dos tipos de refractómetros en función de la detección del índice de refracción; sistemas transparentes y sistemas de reflexión. Los refractometros portatiles y los refractómetro Abbe usan los sistemas transparentes, mientras que los refractómetros digitales usan los sistemas de reflexión.
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA TRANSPARENTE.
En la figura de abajo la detección es hecha utilizando el fenómeno refractivo producido en el limite del prisma. El indice de refracción del prisma es mucho mas grande que el del ejemplo.
si la muestra es de baja concentración, el ángulo de refracción es grande (vea "A") debido a la gran diferencia en el índice de refracción entre el prisma y la muestra
Si la muestra es concentrada, el ángulo de refracción es pequeño (vea "B") debido a la pequeña diferencia en el índice de refracción entre el prisma y la muestra.
El sistema de refracción para el refractómetro digital (sistema de reflexión) se detallará mas abajo. En la figura debajo, haz de luz A, que incide desde la parte baja izquierda del prisma, no es reflejada por el limite, pero pasa a través de la muestra. El haz de luz B se refleja por la cara derecha, directamente a lo largo del límite del prisma. El haz de luz C, incide en un ángulo demasiado grande para pasar a traves de la muestra, si no que es totalmente reflejado hacia el lado bajo y derecho del prisma. Como resultado, la línea límite es producida dividiendo la luz y la sombra en el otro lado de la línea punteada B en la figura. El ángulo de reflexión de esta línea es proporcional al índice de refracción, la posición de la línea límite entre la luz y los campos oscuros son captadas por un sensor y convertidas en índices refractivos.
UNIDAD DE MEDIDA (BRIX)
La Escala de Medición (%) muestra el porcentaje de concentración de los sólidos solubles contenidos en una muestra (solución de agua). El contenido de los sólidos solubles es el total de todos los sólidos disueltos en el agua, incluso el azúcar, las sales, las proteínas, los ácidos, etc., y la medida leída es el total de la suma de éstos. Básicamente, el porcentaje Brix (%) se calibra a la cantidad de gramos de azúcar contenidos en 100g de solución de azúcar. Así, al medir una solución de azúcar, Brix (%) debe ser perfectamente equivalente a la concentración real. Con soluciones que contienen otros componentes, sobre todo cuando uno quiere saber la concentración exacta, una tabla de conversión es necesaria.
El refractómetro, como pieza fundamental, consta de un prisma recto de flint, según se indica en la figura. Este vidrio posee un elevado poder disperso, propiedad que mide la separación angular relativa producida en los colores extremos del espectro. Cuando se sumerge en un líquido, s , cuyo índice de refracción se pretende medir y se hace llegar sobre la superficie hipotenusa, AC, un haz de luz monocromática con una incidencia de 90º se refracta según ángulo b que coincide con el valor del ángulo límite, L. El rayo se refracta sobre la superficie BC con una incidencia de valor a y una emergencia igual a e . El índice de refracción del flint respecto al aire vale naf = sen e / sen a ; el de la sustancia respecto al flint es nsf = sen 90º / senb, y la suma de los ángulos interiores es a + b= d , siendo este último el ángulo diedro agudo del prisma recto . Los valores de naf y d son conocidos y fijos, al tanto que los de nsf , sen e, a y b están relacionados por las expresiones anteriores. Todos los rayos que penetran desde la sustancia con una incidencia menor de 90º salen desviados a la izquierda del rayo emergente, el cual determina, por tanto, el límite de separación de dos zonas, clara y oscura respectivamente, observables en el campo de un ocular cuyo eje coincida con la línea de separación . El anteojo que contiene el referido ocular se desplaza sobre un limbo en el que se ha construido una escala que suministra directamente el valor de nas, o índice de refracción de la sustancia respecto al aire, a expensas de la relación existente entre los índices de refracción de los tres medios implicados nas = naf / nsf
Las determinaciones pueden hacerse iluminando con luz monocromática de sodio. Si embargo es posible emplear una lámpara de luz blanca, ya que en el interior del tubo del refractómetro existe un par de prismas Amici que decomponen o recomponen más o menos la luz según la posición que adopte uno de los prismas respecto al otro, lo que se logra mediante un tornillo de giro manejable exteriormente sobre el tubo.
La sustancia líquida a ensayar se coloca en forma de gota sobre la cara pulimentada y libre del prisma; se aprisiona mediante otro prisma de igual forma, pero que posee esmerilada su cara externa. Ambos primas están unidos mediante una bisagra que permite el libre giro de uno de ellos.
El instrumento está provisto de un sistema de termostatación consistente en una caja metálica que contiene los prismas y por la que circula agua proveniente de un depósito exterior construido especialmente por la misma casa Zeiss suministradora del instrumento. Como accesorio se facilita una lámina de vidrio de índice de refracción conocido, marcado sobre una de las caras del pequeño paralepípedo, que se adhiere a la cara hipotenusa del prisma fundamental mediante monobromuro de naftaleno.
A. Lista de partes principales. Figuras 1 y 2.
1. Ocular
2. Ensamble de iluminación de la muestra
3. Perillas de abertura del prisma
4. Prisma secundario
5. Prisma principal
6. Termistor
7. Ensamble de la iluminación de la escala
8. Caja desecadora
9. Conexiones de entrada y salida de agua para el control de temperatura
l0. Tornillo de ajuste
11. Perilla de compensación de color
12. Perilla de medición
13. termómetro
Medición del indice de refracción de las soluciones:
1.- Abriendo el prisma secundario coloca de 2 a 3 gotas de solución en el centro de la superficie del prisma
2.- Cierra cuidadosamente el prisma secundario
3.- Obserba por el ocular, gira la perilla de compensación de color hasta que aparezca una linea clara y definida en el campo de visión
4.- Gira la perilla de medicón alineando la linea delimitadora con las lineas de intersección
5.- Leer en la escala superior el indice de refracción
El refractómetro de Abbe tiene dos escalas: la superior, que mide directamente la concentración de azúcar (sacarosa) en % (grados Brix), y la inferior, que mide índices de refracción.
La apreciación de la escala inferior es de 0,0005.
Ajuste de la escala
1.Colocar de 2 a 3 gotas de agua destilada en la superficie del prisma principal con una jeringa. (Figura 3)
2.Cierre el prisma secundario y observa a través del ocular.
3.Ajusta la escala, a 1.333 ( Brix 0%). Figura 4.
Calibración:
1. Colocar de 2 a 3 gotas de agua destilada en la superficie del prisma principal con una jeringa. (Figura 3)
2. Cierre el prisma secundario y observa a través del ocular.
3. Ajusta la escala, a 1.333 ( Brix 0%). Figura 4.
Técnica de calibración del refractómetro.
En todas las técnicas refracto métricas es necesario realizar calibraciones periódicas del instrumento. Como patrones para este fin se utilizan líquidos puros como agua ( nD 20=1.3330). Tolueno (nD 20=1.4969), y metilciclohexano (nD 20=1.4231). Estos dos últimos compuestos obtenerse del National Bureau of standard como muestras certificadas con índices de cinco decimales a 20, 25 y 30°C y para cada uno de siete longitudes de onda. Puede emplearse también como referencia una pieza de vidrio de prueba, proporcionada con muchos refractómetros. La diferencia entre el índice de refracción del patrón y la lectura de la escala del instrumento se aplica como una corrección aritmética en las determinaciones posteriores. Alternativamente, con el refractómetro de Abbe puede ajustarse mecánicamente el objetivo del telescopio de modo que el instrumento indique el índice de refracción apropiado para el patrón. El refractómetro se calibra con agua destilada, cuyo índice de refracción es 1,3330. Para ello, se mide el índice de refracción del agua en el refractómetro. Si la medida no es la esperada (1,3330), se lleva, utilizando el mando de enfoque, la línea de medida hasta el valor 1,3330. Finalmente, con la ayuda de un destornillador, se sitúa la línea horizonte en el centro de la cruz de enfoque (puede apreciarse en la imagen, aunque no es muy nítida). El tornillo de calibración está en la parte posterior del refractómetro.
Para obtener una curva de calibrado, se prepararon 7 disoluciones de sacarosa de concentración: 5, 10, 15, 20, 25, 30 y 35 g/100mL.
A continuación, se midió el índice de refracción de cada muestra. Para evitar errores en la medida, es importante limpiar los prismas del refractómetro con una mezcla de alcohol y acetona entre medida y medida, utilizar una pipeta para cada muestra y enjuagarla varias veces con ella antes de depositarla en el refractómetro. La muestra debe estar repartida uniformemente, sin burbujas.
Con los datos obtenidos, se construyó la curva de calibrado de sacarosa representado las concentraciones (g/100mL) en el eje de ordenadas y el índice de refracción (n) en el de abscisas
Cuidados:
No mover absolutamente nada después de haber sido trabajado el aparato como se indico, ya que ha sido ajustado para obtener lecturas exactas.
Limpiar la muestra del prisma con un pedazo de papel o algodón limpio y mojado.
No aplicar directamente alcohol sobre los prismas.
Cubrir el prisma con la tapa con cuidado.
Es un instrumento óptico de precisión y manejo sencillo, que se basa en la refracción de la luz al pasar por un prisma, se utiliza para medir el contenido de azúcar (brix) y de humedad en la miel.
Descripción:
Los refractómetros son instrumentos ópticos de precisión que miden en brix, en grados Oechsle, en babo, miden el contenido de azúcar, de alcohol o de sal ... (según el tipo) de pruebas de fluidos. Todos los aparatos disponen de una compensación de temperatura automática a 20°C y están preparados para cantidades muy pequeñas. Su formato pequeño y ligero lo hacen propicio para realizar mediciones in situ.
Manejo
Limpiar y secar cuidadosamente la tapa y el prisma antes de comenzar la medición. Ponga 1-2 gotas de la prueba en el prisma, al cerrar la tapa, la prueba se reparte homogéneamente entre tapa y prisma. Puede utilizar una pipeta para poner la prueba sobre el prisma principal. Evite que se formen burbujas de aire, ya que esto podría tener un efecto negativo en el resultado de medición. Moviendo ligeramente la tapa conseguirá repartir más
homogéneamente el fluido de prueba.
Sostenga el refractómetro bajo la luz solar, podrá ver la escala a través del ocular. El valor se podrá leer entre el límite claro / oscuro. Girando el ocular podrá ajustar / precisar la escala. Limpiar y secar cuidadosamente el prisma y la tapa después de cada medición para evitar que queden restos que pudieran afectar a futuras mediciones.
Calibración
Limpiar y secar cuidadosamente la tapa y el prisma también antes de la calibración. Ponga 1-2 gotas de agua destilada en el prisma. Si el límite claro / oscuro no se encuentra en 0% (línea del agua), ajústelo con ayuda del tornillo de calibración bajo la cobertura de goma, ayúdese para ello del destornillador que viene en el envío. El RHB-82 no se puede calibrar con agua destilada, en este caso deberá utilizar una solución de prueba con un contenido en
azúcar conocido (p.e. solución de azúcar al 50%). Atención: los instrumentos viene calibrados de fábrica.
Importante:
- Mantener limpios tanto la tapa como el prisma, la suciedad puede influir negativamente sobre la precisión en la medición.
- Evite las rayaduras sobre el prisma, también pueden influir negativamente en la medición.
- En la limpieza utilice sólo un paño húmedo y evite limpiadores agresivos, seque perfectamente el aparato tras su limpieza.
- Limpiar el aparato simplemente con un paño húmedo y nunca bajo el agua, ya que ésta podría penetrar en el aparato.
- Evite golpes o caídas que podrían dañar el sistema óptico.
- Guarde el aparato en un lugar seco.
Referencias:
Una visión general de todos los medidores encuentra usted aqui:
Un espectrofotómetro es un instrumento usado en la física óptica que sirve para medir, en función de la longitud de onda, la relación entre valores de una misma magnitud fotométrica relativos a dos haces de radiaciones. También es utilizado en los laboratorios de química para la cuantificación de sustancias y microorganismos.
Hay varios tipos de espectrofotómetros, puede ser de absorción atómica o espectrofotómetro de masa.
Este instrumento tiene la capacidad de proyectar un haz de luz monocromática a través de una muestra y medir la cantidad de luz que es absorbida por dicha muestra. Esto le permite al operador realizar dos funciones:
1. Dar información sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra
2. Indicar indirectamente qué cantidad de la sustancia que nos interesa está presente en la muestra
Fuente de luz
La fuente de luz que ilumina la muestra debe cumplir con las siguientes condiciones: estabilidad, direccionabilidad, distribución de energía espectral continua y larga vida. Las fuentes empleadas son: lámpara de wolframio (también llamado tungsteno), lámpara de arco de xenón y lámpara de deuterio que es utilizada en los laboratorios atómicos.
Monocromador
El monocromador aísla las radiaciones de longitud de onda deseada que inciden o se reflejan desde el conjunto, se usa para obtener luz monocromática.
Está constituido por las rendijas de entrada y salida, colimadores y el elemento de dispersión. El colimador se ubica entre la rendija de entrada y salida. Es un lente que lleva el haz de luz que entra con una determinada longitud de onda hacia un prisma el cual separa todas las longitudes de onda de ese haz y la longitud deseada se dirige hacia otra lente que direcciona ese haz hacia la rendija de salida.
Compartimiento de Muestra
Es donde tiene lugar la interacción, R.E.M con la materia (debe producirse donde no haya absorción ni dispersión de las longitudes de onda). Es importante destacar, que durante este proceso, se aplica la ley de Lambert-Beer en su máxima expresión, en base a sus leyes de absorción, en lo que concierne al paso de la molécula de fundamental-excitado.
Detector
El detector, es quien detecta una radiación y a su vez lo deja en evidencia, para posterior estudio. Hay de dos tipos:
a) los que responden a fotones;
b) los que responden al calor
Registrador
Convierte el fenómeno físico, en números proporcionales al analito en cuestión.
Fotodetectores
En los instrumentos modernos se encuentra una serie de 16 fotodetectores para percibir la señal en forma simultánea en 16 longitudes de onda, cubriendo el espectro visible. Esto reduce el tiempo de medida, y minimiza las partes móviles del equipo
El pH-metro es un sensor utilizado en el método electroquímico para medir el pH de una disolución.
La determinación de pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a través de una fina membrana de vidrio que separa dos soluciones con diferente concentración de protones. En consecuencia se conoce muy bien la sensibilidad y la selectividad de las membranas de vidrio delante el pH. Una celda para la medida de pH consiste en un par de electrodos, uno de calomel ( mercurio, cloruro de mercurio) y otro de vidrio, sumergidos en la disolución de la que queremos medir el pH. La varita de soporte del electrodo es de vidrio común y no es conductor, mientras que el bulbo sensible, que es el extremo sensible del electrodo, esta formado por un vidrio polarizable (vidrio sensible de pH). Se llena el bulbo con la solución de ácido clorhídrico 0.1N saturado con cloruro de plata. El voltaje en el interior del bulbo es constante, porque se mantiene su pH constante (pH 7) de manera que la diferencia de potencial solo depende del pH del medio externo.
El alambre que se sumerge al interior (normalmente Ag/AgCl) permite conducir este potencial hasta un amplificador.
Mantenimiento
El electrodo de vidrio es relativamente inmune a las interferencias del color, turbidez, material coloidal, cloro libre, oxidante y reductor. La medida se afecta cuando la superficie de la membrana de vidrio está sucia con grasa o material orgánico insoluble en agua, que le impide hacer contacto con la muestra, por lo tanto, se recomienda la limpieza escrupulosa de los electrodos. Los electrodos tienen que ser enjuagados con agua destilada entre muestras. No se tienen que secar con un trapo, porque se podrían cargar electrostáticamente. Luego se deben colocar suavemente sobre un papel, sin pelusa, para quitar el exceso de agua.
calibracion
Como los electrodos de vidrio de pH mesuran la concentración de H+ relativa a sus referencias, tienen que ser calibrados periódicamente para asegurar la precisión. Por eso se utilizan buffers de calibraje (disoluciones reguladoras de pH conocido).
Precauciones
El electrodo debe mantenerse humedecido siempre.
Se recomienda que se guarde en una solución de 4M KCl; o en un buffer de solución de pH 4 ó 7.
No se debe guardar el electrodo en agua destilada, porque eso causaría que los iones resbalaran por el bulbo de vidrio y el electrodo se volvería inútil.
