DETERMINACION DE COBRE EN COMPLEJOS VITAMINICOS MEDIANTE ABSORCION ATOMICA

En esta práctica vamos a determinar el contenido del cobre en dos complejos vitamínicos como son el Redoxón Complex y el Hidropolivit mediante una espectroscopia de absorción atómica.

La espectroscopia atómica se emplea en la determinación cualitativa y cuantitativa de aproximadamente 70 elementos, así como el estudio espectroscópico de átomos e iones.

Es necesario hacerlo en fase gaseosa , ya que estos están lo suficientemente separados para que las interacciones sean muy poco efectivas, se cumple la ley de Beer, y sus desviaciones no son importantes, ya que utiliza radiación monocromática. Se utiliza con frecuencia el método de adición patrón, que evita la inmensa mayoría de las interferencias debidas a la matriz.

En la absorción atómica se necesitan dos fuentes: una fuente calorífica para el proceso de atomización y una fuente de radiación para el proceso de excitación.

Utilizamos un atomizador electrotérmico discreto, como es la cámara de grafito, donde el volumen medido de la disolución se introduce en un dispositivo, donde se llevaran a cabo las etapas de atomización de la muestra. La primera etapa en la que el disolvente se evapora para producir un aerosol molecular finamente dividido, denominada etapa de desolvatación, se lleva a cabo al aumentar la temperatura hasta el valor que tiene lugar la evaporación rápida del disolvente. A continuación, la temperatura del aparato aumenta de tal forma que las otras etapas de la atomización (volatilización, disociación e ionización) se producen en un periodo breve de tiempo. La temperatura de atomización característica de un atomizador electrotérmico es de 1200-3000 ºC.

Los atomizadores electrotérmicos proporcionan una mayor sensibilidad debido a que toda la muestra se atomiza en un periodo muy breve y el tiempo promedio de residencia de los átomos en el campo óptico es de un segundo o menos.

Las ventajas que presenta el horno de grafito frente a la llama son las siguientes:

-La atomización es completa.

-En el tubo de grafito se consume poco volumen de muestra por lo que se consume toda la muestra.

-El tiempo de residencia del analito en el camino óptico en llama no llega a ser de más de 10-4 s, mientras que en cámara de grafito puede llegar a ser de hasta 1 s.

-Mayor sensibilidad para pequeños volúmenes de muestra. Los limites de detección absolutos se encuentran en el intervalo de 10-10 a 10-13 g de analito.

Las desventajas de este tipo de métodos frente a los de atomización en llama es que estos métodos de horno son lentos y que el intervalo analítico es pequeño, siendo por lo general menor de dos órdenes de magnitud. En consecuencia, la atomización electrotérmica se aplica solo cuando con llama no proporciona límites de detección adecuados.

El espectro que origina es un espectro de líneas y siempre se cumplirá que la longitud de onda de máxima absorción será igual a la de máxima emisión. La sensibilidad de los métodos atómicos está dentro de los límites de ppm a ppb. Las ventajas adicionales de estos métodos son rapidez, conveniencia, selectividad elevada, y bajo costes del material.

Componentes:

La mayoría de los elementos espectroscópicos incluyen cinco componentes:

Una fuente estable de energía radiante.

Uno o más recipientes transparentes para contener las muestras.

Un selector de longitud de onda.

Un detector de radiación que convierte la energía radiante en una señal medible ( normalmente eléctrica).

Un sistema que procesa y lee la señal, y la visualiza en una escala de medida, en la pantalla de un osciloscopio, en un medidor digital o en un registrador gráfico.

Figura. Componentes para un instrumento de espectroscopia de absorción electrotérmico.

Fuente: Lámpara de cátodo hueco: La lámpara consiste en un ánodo de tungsteno y un cátodo cilíndrico, cerrados herméticamente en un tubo de vidrio lleno con neón o argón a una presión de 1 a 5 torr. El cátodo esta construido con el metal, cuyo espectro se desea obtener.

Cámara de grafito: El tubo de grafito tiene un par de contactos eléctricos de grafito cilíndricos que están en los dos extremos del tubo. Estos contactos se mantienen dentro de una caja metálica refrigerada. Existen dos conductos con gas inerte, un conducto externo que previene la entrada de aire exterior y la consiguiente incineración de tubo y un conducto externo por el que fluye gas desde los dos extremos del tubo y hacia el orificio central del compartimiento de la muestra. Esta corriente inerte no solo elimina el aire sino que sirve para desalojar los vapores que se generan de la matriz de la muestra.

Cuando la cámara tiene esta plataforma hay un ligero retraso entre la subida brusca de la temperatura y la aparición de la señal, ya que el analito no está puesto directamente sobre el tubo, por lo tanto tarda más en llegar el calor.

Como selector de longitud de onda utiliza un monocromador.

Detectores fotoeléctricos: Las propiedades que debería cumplir un detector para ser considerado como ideal son: tener un amplio intervalo de longitudes de onda, una elevada sensibilidad, una elevada relación señal / ruido y una respuesta constante. Además, debería poseer un tiempo de respuesta rápido y una mínima señal de salida en ausencia de iluminación. Por ultimo, la señal eléctrica producida por el transductor debería ser directamente proporcional a la potencia radiante.

Todos los detectores de fotones tienen una superficie activa capaz de absorber radiación. En algunos tipos, la energía absorbida causa la emisión de electrones y el desarrollo de una fotocorriente. En otros, la radiación promociona electrones a las bandas de conducción; en este caso, la detección se basa en el aumento de la conductividad resultante ( fotoconducción). Existen varios tipos entre los que destacan las células fotovoltaicas o de capa barrera, tubos fotomultiplicadores, detectores de diodos de silicio, series lineales de fotodiodos, etc.

En la absorción atómica con cámara de grafito los instrumentos llevan acoplado un ordenador que registra la información ( señal).

La señal analítica que se suele utilizar es la altura del pico, si esta no es muy estrecha se puede utilizar el área del pico, que la calcula el propio instrumento.

La sensibilidad es muy alta, el volumen de muestra es del orden de los l, el limite de detección es del orden de 10-10 - 10-13 M. Tiene una exactitud del orden del 5 - 10 % de error.

En los métodos de absorción atómica de atomización electrotérmica se encuentran dos tipos de interferencias:

Espectrales: se producen cuando la absorción o la emisión de una especie que interfiere se solapa o aparece muy próxima a la absorción o emisión del analito, forma que su resolución por el monocromador resulta imposible.

Químicas: se producen como consecuencia de diversos procesos químicos que ocurren durante la atomización y que alteran las características de absorción del analito. Las más frecuentes son por formación de compuestos poco volátiles.

Para corregir las interferencias espectrales debido a los componentes de la matriz se han desarrollado diversos métodos:

Método de corrección de las dos líneas.

Método de corrección con una fuente continua.

Corrección de fondo basada en el Efecto Zeeman.

Corrección de fondo basada en una fuente con autoinversión.

Corrección de fondo por efecto Zeeman: cuando un vapor atómico se expone a un intenso campo magnético se produce un desdoblamiento de los niveles energéticos de los átomos, lo que conduce a la formación de diversas líneas de absorción para cada transición electrónica. Estas líneas difieren unas de otras en unos 0.01nm, siendo la suma de las absorbancias de estas líneas exactamente igual a la de la línea que proceden. Este fenómeno, común para todos los espectros atómicos, se denomina efecto Zeeman

Si tenemos por ejemplo una transición de tipo singlete, el efecto Zeeman, conduce a una línea central , y a dos líneas satélites  igualmente espaciadas. La línea central, coincide con la longitud de onda original y tiene una absorbancia doble que la de cada línea . Así en ausencia de campo magnético vamos a obtener una absorbancia total que es la suma de la del analito y la de fondo. Al aplicar el campo magnético la línea central ( del analito) gira 90ª con respecto a las líneas satélite (las del fondo) de tal manera que así solo se mediría la absorbancia de las líneas satélites y por diferencia obtenemos la absorbancia del analito.

Sin aplicar el campo magnético tenemos que: AT1 = Aanalito + Afondo aplicando el

campo magnético tendríamos que AT2 = Afondo, por diferencia obtenemos la

absorbancia del analito: AT1 - AT2 = Aanalito.

Procedimiento:

Preparamos una disolución de Cu(II)de 1005g/L para preparar los patrones. Tomamos 0.2 ml de la disolución de 1000 ppm para obtener una de 2 ppm y enrasamos a 100 ml con agua, debe tener 1% de nítrico, para lo que se añade 1,7 ml de nítrico 60%.

En los patrones de 25 ml debe de añadirse 0.43 ml de nítrico para que sean 1 %. Se mide el área de pico que dan las cantidades crecientes de cobre de los patrones:

Con estos valores y representando área de pico corregida frente a concentración de cobre obtengo la siguiente ecuación:

Redoxon Complex:

0.39 mg CuSO4 5H2O = 0.099223 mg de cobre que se disuelven en 1l de agua obteniéndose una concentración de 0.0992 ppm = 99.2 ppb. Se toman 10.o ml de disolución de 99.2 ppb en matraz de 25 ml, teniendo una concentración de Cu de 39.68 ppb de Cu(II).

Para preparar 1 L de disolución se añade 17 ml de nítrico 60% para tener el 1% de nítrico en disolución, y 0.4 ml de nítrico 60% en cada matraz de 25 ml. Se hacen 3 replicas de la muestra dando los siguientes valores:

Tenemos un valor medio de área media de 0.215, que sustituyendo en la ecuación:

Y = 0.0042· X + 0.0083 ! X = 49.21 ± 3.19 ppb de Cu

Con factores de dilución:

49.21 ng/ml x 25 ml/ 10 ml x1000 ml/ 1 L x 1 L x 1 mg / 106 ng = 0.123 ± 0.0079 mg Cu/ comprimido

Si en 0.39 mg CuSO4 5H2O = 0.099223 mg de cobre.

Tenemos 0.483 ± 0.31 mg de CuSO4 5H2O / comprimido.

Hidropolivit mineral:

En 0.4 mg de CuCO3 obtenemos 0.20567 mg de Cu(II) que se llevan a 1l de disolución, obteniéndose una concentración de 0.206 ppm = 206 ppb.

Se toman 6 ml de disolución de 206 ppb y se enrasa a 25 ml, obteniendo una concentración de Cu de 50 ppb, también se le añaden 0.4 ml de nítrico 60% y se hacen 3 replicas con los siguientes resultados:

Obtenemos un valor medio de área media corregida de 0.2343 que sustituyendo en la ecuación de la recta:

Y = 0.0042· X + 0.0083 ! X = 53.74 ± 3.19 ppb de Cu

Con factores de dilución:

53.74 ng/ml x 25 ml/ 6 ml x1000 ml/ 1 L x 1 L x 1 mg / 106 ng = 0.224 ± 0.013 mg Cu/ comprimido

Si en 0.4 mg de CuCO3 obtenemos 0.20567 mg de Cu.

Tenemos 0.435 ± 0.025 mg de CuCO3/ comprimido.

Resumen:

En esta práctica vamos a determinar el contenido de cobre en dos complejos vitamínicos mediante una espectroscopia de absorción atómica Estos elementos deben estar en fase gaseosa, se usa el método de patrón externo

In this practice we will determine the copper content in two complex vitamínic by means of an espectroscopic of atomic absorption These elements they should be in gassy phase, external pattern's method is used