¿Es falso que la absorbancia de dos concentraciones es la suma de las absorbancias de las concentraciones?

Question

Estoy en el laboratorio tratando de realizar la prueba azul de molibdeno para fósforo utilizando un fotómetro. Parece común hablar en hojas de laboratorio colorimétricas que

La absorbancia de una mezcla de dos concentraciones es la suma de las absorbancias de las concentraciones individuales

Esto a menudo se ejemplifica con afirmaciones como: "Puede ajustar cero en su fotómetro en el reactivo y restar la absorbancia de la muestra para medir solo la absorbancia debido a la reacción". Intenté probar si esta lógica es correcta, pero creo que es falsa y realicé el siguiente experimento preparando 4 cubetas para averiguar:

• Ajusté cero en mi instrumento en una cubeta con agua destilada.
• Preparé 1 ml del reactivo de molibdeno.
• Preparé 1 ml del reactivo de molibdeno al cual añadí 10 μl de muestra de fósforo.
• Preparé 1 ml de agua destilada al cual añadí 10 μl de muestra de fósforo.

Medí la absorbancia de las cuatro cubetas en aproximadamente 1350 milisegundos de mezcla y fueron 0, 0.172, 0.072, 0.402. Medí nuevamente después de 10 segundos y obtuve absorbancias similares.

Como 0.172 + 0.072 = 0.244 y no 0.402, concluyo que la lógica mencionada anteriormente es falsa.

PREGUNTA: ¿Estoy en lo correcto al llegar a esta conclusión? ¿Cuál es la razón por la que la sustancia mezclada no tiene la absorbancia de la suma de las concentraciones individuales?

Answer 1

Hay una falacia en tu experimento. Sí, la absorbancia es en efecto aditiva en concentraciones bajas siempre y cuando los reactivos no reaccionen. Esta propiedad de suma permite la determinación simultánea de dos o más componentes en una solución utilizando la propiedad aditiva de la ley de Beer.

Nota: Cuando calibras el fotómetro no solo estás teniendo en cuenta la absorbancia, sino también otras cosas. Reflexión, refracción, dispersión, etc. por las celdas.

Para comprobar esto, realiza un experimento sencillo: Calibra el fotómetro cuando no hay nada en el espectrofotómetro (es decir, solo aire). Ahora vuelve a colocar una celda vacía. ¿Sigues viendo cero absorbancia? Probablemente no, y sabes muy bien que la celda no está absorbiendo ninguna luz. Debería ser transparente.

Para probar la idea de absorbancia, toma dos colorantes diluidos y luego verifica la suma después de mezclar y tener en cuenta la dilución.

Answer 2

¿Es cierta la siguiente afirmación?

La absorbancia de una mezcla de dos concentraciones es la suma de las absorbancias de las concentraciones individuales.

Mi respuesta es que necesito más información para dar una respuesta correcta. La afirmación no es clara acerca de algunas cosas:

1. No está claro si la mezcla de dos concentraciones son de las soluciones de los mismos reactivos. Si son soluciones de los mismos reactivos, la suma de la absorbancia de cada uno no coincide con la absorbancia de la mezcla de ellos en cualquier proporción. Por ejemplo, supongamos que la concentración de uno de los dos reactivos es $\pu{1.25E-05 M}$ de un reactivo de molibdeno, que muestra una absorbancia de $0.172$ uv/vis en cierta longitud de onda (similar a la muestra 2 del OP). Ahora, si la segunda muestra tiene una concentración de $\pu{2.05E-05 M}$ del mismo reactivo de molibdeno, mostrará una absorbancia de $0.282$ uv/vis en la misma longitud de onda. Sin embargo, si mezclas $\pu{5.00 mL}$ de la primera muestra con $\pu{5.00 mL}$ de la segunda muestra, la absorbancia uv/vis de la mezcla en la misma longitud de onda no es la suma de las muestras individuales, que es $0.172 + 0.282 = 0.454$. En cambio, es el promedio de la absorbancia individual, que es $\frac{0.172 + 0.282}{2} = 0.227$. Simplemente porque al mezclar dos soluciones, estás diluyendo una a la otra. Puedes comprobar esto tú mismo usando la ley de Lambert Beer: $A = \epsilon \ell c$. El dato importante aquí es que tus soluciones deben estar hechas de los mismos compuestos y por lo tanto tener el mismo valor de $\epsilon$. La medición debe hacerse en la misma longitud de onda, preferiblemente en $\lambda_\mathrm{max}$.
2. Si la mezcla de dos concentraciones son de las soluciones de diferentes reactivos, la afirmación dada no es cierta en absoluto. Si son soluciones de diferentes reactivos, cada solución tiene un $\lambda_\mathrm{max}$ y un $\epsilon$ diferentes. Por lo tanto, la suma de la absorbancia de cada una no coincide con la absorbancia de la mezcla de ellas en cualquier proporción. Esta es la razón principal por la cual la absorbancia de tu muestra 3 no coincide con la suma de la absorbancia de la muestra 2 y 4. Una solución (muestra 2) es el reactivo de molibdeno puro mientras que la segunda solución (muestra 4) es el reactivo de fósforo puro. La muestra 3, la mezcla de las muestras 2 y 4, es diferente incluso si no reaccionan entre sí. Las cosas empeoran porque estos dos reactivos reaccionan entre sí para dar el tercer reactivo, ¡que también tiene un $\lambda_\mathrm{max}$ y un $\epsilon$ totalmente diferentes!