Práctica # 5: Espectrofotómetría

  Práctica # 5

Espectrofotometía

Hola alumnos, les pido de favor que vean estos videos para que se den una idea de lo que tiene que hacer el dispositivo que van a diseñar y cómo deseo que sea probado y demostrado.

OBJETIVOS: 

1) Diseñar  y probar la caja para la cuveta de un espectrofotómetro de forma manual y colocando el sistema óptico de lectura (Leds IR y fotodetector) debidamente posicionado.  

2) Diseñar  y caracterizar debidamente el sistema electrónico para la lectura de las muestras aplicando la ley de Beer Lambert para obtener las gráficas para las lecturas de Absorbancia, % de Transmitancia y Concentración de las muestras. 

3) Preparar y manipular de forma debida desde el punto de vista químico las soluciones para caracterizar y calibrar su dispositivo con al menos 10 diluciones.

METODOLOGÍA

Paso # 1: Investigar o basarse en sus apuntes de clase de teoría  o en los videos iniciales de esta práctica, acerca de  ¿Qué es un espectrofotómetro?,  ¿Cuál es su utilidad?,  ¿Cómo se usa?, ¿En que principios de funcionamiento se basa? y de ¿Qué partes está compuesto?  Se pide a los alumnos documentar esto dentro de la Introducción teórica de su reporte de práctica. 

Figura # 1: Ejemplo de partes de un espectrofotómetro, en nuestro caso vamos a sustituir la Fuente de Luz y el monocromador por un LED Infrarrojo (IR) debidamente alineado en  el portacuvetas diseñado con cartulina y el fotodetector puede ser un fotodiodo o un fototransistor.

Paso # 2: Utilizando cartulina o cartón se diseñará el dispositivo de medición la caja portacuvetas en la que deberán embonar de forma debida las muestras.  No olviden que lo deben hacer de forma manual ustedes mismos y no comprarlo ya hecho :D   Incluso se vale utilizar una cajita de cartón de las de empaque de un celular o una aprovechando una cajetilla de cigarrillos modificada.  Lo importante es que la cajita se pueda cerrar debidamente y que se le pueda hacer la modificación para colocar la cuveta que deseen usar ya sea redonda o cuadrada, que se le puedan montar debidamente alineados el led IR y el fotodetector y la cuveta a la misma distancia,  y que esté por dentro toda pintada de color negro mate o forrada por dentro con papel negro mate o incluso con fomi negro, para evitar que haya errores en la lectura debidos a la luz dispersa o reflejada, hay que evitar el efecto espejo. 😀

Aquí recuerden por favor no hacer gastos innecesarios, ustedes pueden hacer todo a mano o como dicen en inglés DIY (Do it yourself) , hay que ser creativos :D y más en estos tiempos de crisis debido a la PANDEMIA del COVID.  A continuación les paso unas ideas de la forma del dispositivo de fabricación industrial para que se den ideas.  Pero recuerden para hacer y aprender más ciencia es mejor utilizar su creatividad y su propia imaginación. 

Paso # 3: Conseguir 10 tubos de ensaye de vidrio del mismo tamaño o medida o bien 10 frascos de medicamentos de farmacia vacios  y que no estén maltratados, usados o rayados pueden ser redondos o cuadrados y aquí es muy importante el tipo de material de que están hechos pueden ser de Silica o de Cuarzo preferentemente o incluso de plástico pero sin rayaduras, aquí lo que cambia es las longitudes de onda que puede transmitir o reflejar.  Y además aquí es muy importante que todas sean iguales y del mismo espesor en las paredes. 

Paso # 4: En el reporte completo solicitado, además de mostrar fotografías y videos  del dispositivo de medición creado, tendrán que preparar unas 10 muestras homogéneas de un mismo compuesto  que sea homogéneo y de concentración conocida.  Estas muestras nos servirán para probar, caracterizar y calibrar el espectrofotómetro diseñado. 

Quiero algo parecido a esto en las tablas, pero deseo que se incluyan más datos como el % Transmitancia y sus curvas también y en el reporte escrito en la sección de resultados y su análisis también incluir % de Exactitud, Resolución y tiempo de lectura de cada muestra. 

Paso # 5  Deberán diseñar con arduino+Labview la interfaz de medición, lo que van a medir es la cantidad de luz transmitida o transmitancia,  ese valor lo deben de multiplicar por 100 para obtener %T. y luego deberán aplicar las fórmulas de las Leyes de Beer y Lambert para obtener el valor de Absorbancia y concentración,  estos valores deben ser presentados en un panel frontal de Labview y ahí además del valor de transmitancia, %Transmitancia, Absorbancia y concentración, deberán poder mostrar las gráficas correspondientes de Transmitancia, Absorbancia y concentración e indicar el tiempo que tarda el dispositivo en hacer los cálculos y lectura de cada muestra, así como cuando está metiendo una muestra para calibrar el equipo y cuando está metiendo una muestra desconocida problema para determinar su concentración.

Con las 10 muestras preparadas obtendrán las curvas y rectas de calibración mediante hacer 3 corridas completas distintas (esto es que deberán pasar y leer todas las diez disoluciones de una en una en una corrida y repetir este procedimiento otras dos veces más) y una vez calibrado el dispositivo creado, podrán meter de 4 a 6 de las muestras de concentración conocida  de forma aleatoria y como problemas para ver que resultado les dió y tomarán registro de esos datos en una tabla y entonces podrán ver la exactitud de c/u de las muestras de concentración conocida con la formula:

 

%Exactitud = (Valor Teórico-Valor Experimental)/(valor teórico)  * 100

 

Y también corriendo dos o tres veces las muestras podrán checar la resolución y reproducibilidad de los resultados que es lo que deberán reportar como resultados y análisis  en su trabajo y también deberán poder visualizar, graficar y desplegar de forma correcta los resultados obtenidos de las muestras problema. 

Este reporte completo deberá ser entregado además con la documentación fotográfica y videos del trabajo  y los programas realizados

 

No olviden poner conclusiones individuales y Bibliografía y anexar los videos en los que se muestre la evidencia de su trabajo para la evaluación.