Principios de análisis instrumental

332 Capítulo 14 Aplicaciones de la espectrometría por absorción molecular en las regiones ultravioleta-visible {(( También numerosas especies inorgánicas absorben radia– ción UV y visible, por lo que son susceptibles a la determinación directa.Ya se mencionó que muchos iones de los metales de tran– sición son coloridos cuando están en disolución, por lo que pue– den determinarse por medio de mediciones espectrofotométricas. Además, existen otras especies que también presentan bandas de absorción características. Como ejemplos se pueden citar: los iones nitrito, nitrato y cromato, los óxidos de nitrógeno, los haló– genos y el ozono. Aplicaciones en especies no absorbentes Numerosos reactivos reaccionan en forma selectiva con especies no absorbentes y generan productos de gran absorción en las regiones ultravioleta y visible. Por lo regular, la aplicación satis– factoria de tales reactivos en el análisis cuantitativo requiere que la reacción donde se forma el color sea casi completa. Si la can– tidad de producto está limitada por el analito, la absorbancia del producto es proporcional a la concentración de éste. Los métodos cinéticos suelen estar basados en la velocidad de formación de un producto absorbente (véase la sección 14F). Los reactivos que generan color también suelen utilizarse para determinar especies absorbentes, como los iones de los metales de transición. Con fre– cuencia, la absortividad molar del producto es varios órdenes de magnitud superior a la de la especie antes de la reacción. Una gran cantidad de agentes complejantes son utilizados para determinar especies inorgánicas. Entre los reactivos inor– gánicos representativos: el ion tiocianato para el hierro, cobalto y molibdeno; peróxido de hidrógeno para el titanio, vanadio y cromo; y el ion yoduro para el bismuto, paladio y te!uro. Los agen– tes quelantes orgánicos, que forman complejos coloridos estables con los cationes, son incluso más importantes. Entre los ejem– plos: el dietilditiocarbamato para la determinación del cobre, la difenilditiocarbazona para el plomo, 1,1 0-fenantroleno para la determinación de hierro y la dimetilglioxima para el níquel. En la aplicación de esta última reacción para determinar níquel por medios fotométricos, se extrae una disolución acuosa del catión con una solución del agente quelante en un líquido orgánico inmiscible. La absorbancia de la capa orgánica rojo brillante resul– tante funciona como una medida de la concentración del metal. 140.2 DetaLLes del procedimiento El primer paso para cualquier análisis fotométrico o espectro– fotométrico es el establecimiento de condiciones de trabajo que originen un a relación reproducible -de preferencia lineal-, entre la absorbancia y la concentración del analito. Selección de la longitud de onda Por lo regular, si desea la más alta sensibilidad, las medidas de absorbancia espectrofotométricas se hacen a una longitud de onda que corresponde a un pico de absorción, porque el cambio en la absorbancia por unidad de concentración es mayor en este punto. Además, ésta es casi constante con longitud de onda a una absorción máxima, lo cual produce un buen cumplimiento de la ley de Beer (figura 13.5). Para finalizar, las pequeñas incertidum– bres que surgen por no reproducir con precisión los parámetros de longitud de onda del instrumento tienen menos influencia a una absorción máxima. Variables que influyen en la absorbancia Entre las variables comunes que influyen en el espectro de absor– ción de una sustancia están: la naturaleza del disolvente, el pH de la solución, la temperatura, las altas concentraciones de electrolito y la presencia de sustancias que interfieren. Los efectos de estas variables deben conocerse y se deben elegir las condiciones para el análisis, de manera que las pequeñas e incontroladas variacio– nes en sus magnitudes no afecten la absorbancia. Limpieza y manipulación de las celdas Para que el análisis espectrofotométrico sea exacto es necesario el uso de celdas ajustadas de buena calidad. Éstas deben calibrarse con regularidad, una respecto a otra, para detectar las diferencias que pueden surgir por ralladuras, ataques por ácidos y desgaste por el uso. También es importante utilizar técnicas apropiadas de limpieza y secado de las celdas. Erickson y Surles 10 recomiendan la secuencia de limpieza para las caras externas de las cubetas siguientes: antes de la medición, las superficies de la celda deben limpiarse con un papel para lentes empapado con metano! de cali– dad para espectrometría. El papel es sostenido con una pinza al efectuar la limpieza. Después, se deja evaporar el metano!, con lo que las superficies de la celda quedan sin contaminantes. Los auto– res demostraron que este método era mejor que el procedimiento usual de limpiar las superficies de la celda con papel seco para len– tes, el cual, aparentemente, deja pelusas y películas en la superficie. Determinación de la relación entre absorbancia y concentración El método de los patrones externos (véase la sección 1D.2) es el que se usa con frecuencia para establecer la relación entre absor– bancia y concentración. Después de decidir las condiciones para el análisis, se prepara la curva de calibración a partir de una serie de disoluciones patrón que abarquen el intervalo de concentra– ción esperado en las muestras. Rara vez es seguro suponer que se cumpla la ley de Beer y utilizar sólo un patrón para determinar la absortividad molar. Debido a que las absortividades molares son dependientes de muchos factores ambientales, las determinacio– nes nunca deben estar basadas en un valor de absortividad obte– nido de la literatura. Lo ideal es que los patrones de calibración tengan una com– posición parecida a la de las muestras por analizar, no sólo en cuanto a la concentración del analito, sino también respecto a la concentración de las otras especies presentes en la matriz de la muestra. Esto puede reducir al mínimo los efectos de los distintos componentes de la muestra en la absorbancia medida. Por ejem– plo, la absorbancia de muchos complejos de iones metálicos muy coloreados disminuye en distinto grado en presencia de iones sulfato o fosfato porque estos aniones forman complejos incolo– ros con los iones metálicos. Un efecto es que la reacción deseada es menos completa y el resultado son absorbancias menores. El efecto de matriz del sulfato y fosfato puede contrarrestarse aña – diendo a los patrones cantidades de estas dos especies similares que se encuentran en las muestras. Por desgracia, cuando se ana– lizan materiales complejos como suelos, minerales y plantas fósi– les, la preparación de patrones semejantes a las muestras suele ser 10 J. O. Erickson y T. Surles, Amer. Lab., 1976, 8(6), p. 50.