LABORATORIO DE ANLISIS INSTRUMENTAL UNIVERSIDAD DEL VALLEDETERMINACIN DE COBRE Y ZINC EN CABELLO POR ESPECTROFOTOMETRA DE ABSORCIN ATMICA

Brenda Valeria Escandn Vargas; Juan Carlos Oramas; Aurora Zawadzky Rendnbrenda.escandon@correounivalle.edu.coFecha de realizacin: 9 de Mayo del 2014 Fecha de entrega: 16 de mayo de 2014

Resumen: Se determin la concentracin de cobre y zinc en cabello humano por espectrofotometra de absorcin atmica. Se prepar la muestra de cabello lavndola con detergente no inico y posteriormente digestndola con HNO3concentrado a temperatura de 110 C; una vez fra la solucin se transfiri a un matraz de 10.00 mL, de esta solucin se tom una alcuota de 2.00 mL y se transfiri a un matraz de 50.00 mL.Se prepar paralelamente un blanco. Se prepar una curva de calibracin por patrn externo en cinco matraces de 25.00 mL con soluciones de un rango de 0,4 a 3.2 ppm de Cu estndar y un rango de 0,1 a 0,8 ppm de Zn estndar. Para la determinacin espectrofotomtrica se midieron las absorbancias de las soluciones de Cu a 324.8 nm y se obtuvo un valor de 0.075 equivalente a la concentracin en ppm de Cu para la muestra y de Zn a 213.9 nm, se obtuvo un valor de 0.211 equivalente ala concentracin de ppm de Zn para la muestra concentrada.

Palabras Clave: absorcin atmica, atomizacin, espectrofotometra, zinc, cobre.

INTRODUCCIN:La espectroscopia de absorcin atmica es la tcnica por la cual una muestra se atomiza para convertirse en tomos o iones elementales, estos se queman en una llama de flujo laminar a la cual se le llama camino ptico, en ese momento se les mide su absorcin mediante el paso de radiacin UV-visible a travs de ese camino ptico.. Mediante la ley de Beer-Lambert se realiza la cuantificacin del analito.La instrumentacin para absorcin atmica consta de cinco componentes, una fuente de radiacin, un monocromador, un nebulizador la llama y el detector. Depende de los requerimientos el mtodo estas cinco partes pueden cambiar un poco, la fuente generalmente es una lmpara de ctodo hueco o de descarga sin electrodos, el monocromador es un selector de la longitud de onda y puede ser de prisma o de red de dispersin. Los nebulizadores pueden ser neumticos; que son econmicos y muy usados, aunque los hay ultrasnicos de ablacin por lser, entre otros. la llama es una mezcla de un gas combustible y un gas inerte; por lo general se usa una mezcla de aire acetileno. El detector es un sistema que transforma la radiacin incidente en una corriente elctrica que luego es transformada en datos que se puedan analizar.[1]METODOLOGIAPreparacin de la muestraSe dispuso de una muestra de cabello cortada a ras del cuero cabelludo, de la cual se pes 1,0 g y se transfiri a un vaso de 250 mL agregando 50 mL de detergente no inico; agitando durante 15 minutos. Luego de esto se hicieron lavados con agua destilada hasta eliminar restos del detergente y posteriormente se llev a la estufa a 110 hasta sequedad. De all se tomaron 800 mg los cuales se llevaron a un vaso de 100 mL junto con 5 mL de HNO3 concentrado, tapando con un vidrio reloj para llevar a calentamiento a 150 hasta que la solucin fuera traslucida. Al enfriar esta solucin se llev a un matraz de 10 mL enrasando con las aguas del lavado del vaso, para la determinacin de zinc se tomaron 2,00 mL de esta solucin y se llevaron a 50 mL enrasando con agua destilada. De igual forma se prepar un blancoPreparacin de la curva de calibracin por patrn externoSe prepararon 50 mL de una solucin de 8 mg de Cu/L a partir de un estndar de 200 mg Cu/L y 50 mL de una solucin de 2 mg de Zn/L a partir de un estndar de Zn de igual concentracin.A partir de las anteriores soluciones se prepararon dos curvas una de Zn y otra de Cu en rangos de 0.4-3.2 mg/L y 0.1-0.8 mg/L respectivamente.Determinacin espectrofotomtricaUtilizando un espectrofotmetro de absorcin por llama, con llama aire-acetileno se midi la absorbancia a 324,8 nm a los puntos de las dos curvas a las muestras y al blanco.CLCULOS Y RESULTADOS Tabla 1. Datos experimentales de la muestra.ObservacinValor

Longitud del pelo10,5 cm

Peso del pelo 1,0010 g

Peso del pelo seco0,7260 g

Tabla 2. Concentracin y absorbancia de la curva de calibracin de Cobre y Zinc.EstandarCu (ppm)AbsorbanciaZn (ppm)Absorbancia

10,400,0270,100,042

21,120,0580,270,088

31,80,0930,440,129

42,40,1280,610,176

53,20,1580,80,225

Muestra0,0750,211

Grfica 1. Curva de calibracin del cobre (Cu)

Grfica 2. Curva de calibracin del zinc (Zn)

Concentracin de Cu en el pelo

Concentracin de Zn en el pelo

Formulas utilizadas para hallar la sensibilidad

Tabla 3. Datos hallados para calcular sensibilidad y lmites de cuantificacin.ObservacinCuZn

4,741120,30292

0,0110310,02063

0,004540,00188

0,048100,2609

0,002090,00341

Clculo de los Lmites de Cuantificacin del mtodo(LDC).

Para el Cu = 0,94 ppm

Para el Zn = 0,072 ppm

DISCUSION

La Espectroscopia Atmica abarca un conjunto de tcnicas basadas en la emisin, absorcin y fluorescencia de la radiacin producida por el vapor atmico. La palabra atmico no slo hace referencia a tomos neutros sino tambin a iones como K+, Ba+,...etc. El estudio espectroscpico de tomos o de iones elementales como Fe+, Mg+, o Al+, con radiacin UV-Vis slo se puede hacer en fase gaseosa, que es donde los tomos e iones se encuentran bien separados entre s. Por eso el primer paso en todos los procesos espectroscpicos atmicos es la atomizacin, un proceso por el cual una muestra se volatiliza y descompone de forma que produce un gas atmico. [1]Se requiere de un selector de longitud de onda, que permite realizar un barrido (para nuestro caso 324.8 nm para Cu y 213.9 nm para Zn) para as poder tomar el espectro del anlisis. Para finalizar un instrumento de absorcin atmica debe tener un sistema de deteccin, estos pueden ser de acoplamiento de carga o tubos fotomultiplicadores.En la prctica se uso la llama de aire/acetileno, la cual es una llama que alcanza temperaturas de 2200 a 2400C, se emplea en la determinacin de muchos elementos por absorcin atmica. Con esta llama se favorece la formacin de tomos neutros, y si es rica en combustible se minimiza la formacin de xidos de muchos elementos. No obstante, conforme un elemento tiende a ser ms refractario, como es el caso del aluminio, silicio, vanadio, molibdeno, etc., los cuales forman xidos refractarios que son difciles de descomponer, se recomienda una llama ms energtica como la de xido nitroso/acetileno. [2]

En la determinacin del cobre, la absorbancia obtenida de la muestra estuvo cercana al centroide de la curva de calibracin. Observando la grfica 1 se puede apreciar que la curva presenta un comportamiento lineal, obedeciendo la ley de Beer-Lambert.El lmite de cuantificacin, que se puede definir como la concentracin ms baja de analito presente en una muestra que puede ser determinada con una precisin y exactitud aceptable en las condiciones experimentales de trabajo, para el cobre estuvo por debajo del valor que se detect en la medicin de la absorbancia de la muestra, por lo que se puede garantizar que la medicin se realiz con precisin.En la determinacin de zinc se aprecia un comportamiento tambin lineal (ver grafica2). El lmite de cuantificacin para la determinacin de zinc estuvo por debajo de lo obtenido en la muestra problema.Respecto a los resultados de la concentracin en el cabello de estos metales los resultados fueron de 19.242ppm de Cu y de 258.26 ppm de Zn. Hay que tener en cuenta que los rangos de concentracin de estos metales en el cabello son de 25 a 45 ppm para Cu y 160 a 180 ppm para zinc as que comparando estos datos tericos con los obtenidos se deduce pues que la concentracin de Cu es baja y la de zinc es alta y que pudo haber errores sistemticos y del analista en el momento de la determinacin.Cabe resaltar que ambas determinaciones fueron precisas, a pesar de haber sometido la muestra a un proceso de digestin con cido ntrico, el cual es bastante denso. La solucin de digestado que result y de la cual se realiz la medida de la absorbancia tanto para cobre como para zinc era altamente viscosa y podra haber contenido otras especies que pudieron haber aportado a la incertidumbre de la medida; esa viscosidad tambin pudo haber influenciado en el momento de la nebulizacin, ya que los capilares usados eran muy delgados y la misma puede que no se hubiera garantizado de manera efectiva.

Es importante mencionar tambin que en esta tcnica se debe trabajar con concentraciones altas de lo contrario se ver afectada la calidad y eficacia en las determinaciones que se realicen ya que la tcnica espectroscopia atmica aunque se deduce que si es adecuada, tambin se infiere que no goza de una buena sensibilidad.Una causa de la falta de sensibilidad de la muestra puede ser el corto tiempo que pasa la muestra en la llama (aproximadamente 10-4 segundos) y por tanto el poco tiempo de medicin que se posee, por lo que este es un factor que afecta de manera significativa el mtodo con respecto a los resultados de otras tcnicas de atomizacin. [3]

PREGUNTASa. Discuta la importancia de la espectrofotometra de absorcin atmica aplicada a los anlisis clnicos.La espectrofotometra de absorcin atmica es una gran aliada en cuanto a anlisis clnicos, presentando ventajas frente a otras tcnicas, por ejemplo la poca cantidad de muestra que se requiere, ya que a menudo los laboratorios clnicos disponen de muestras en cantidades limitadas como sangre, suero, tejidos. Otra ventaja radica en que por esta tcnica se pueden determinar trazas, lo que es til en mltiples anlisis de este tipo.[4]b. Discuta los resultados obtenidos e indique la importancia del cobre y el zinc en el organismo humano.Los resultados obtenidos se discuten en el tem discusin.El cobre y el zinc son minerales a nivel de traza esenciales para el organismo, el cobre adems de formar parte de numerosas enzimas interviene en muchos procesos como formacin de pigmentos en cabello y piel, elaboracin del colgeno, formacin de hemoglobina y glbulos rojos, entre muchos otros factores. Por su parte el zinc participa en la manutencin de la integridad estructural de las protenas, adems de estar presente en casi todos los fluidos del cuerpo humano. El cobre y el zinc actan en el organismo en una relacin mutua, en donde si baja la concentracin de uno aumenta la de otro.[4]

c. Que sucede en el organismo si los niveles de cobre y zinc estn por encima o por debajo de los niveles normales?En un adulto promedio de 70 Kg la concentracin normal de zinc es de 2 g y de cobre 110 mg, lo ideal es que estos dos estn en el organismo en una proporcin 1/8 a favor del zinc. Si este equilibrio se afecta surgen una serie de problemas, como la disminucin en el suministro de energa lo que lleva a un agotamiento o cansancio fsico, entre otros ms graves se encuentran hipotiroidismo, problemas hepticos. Una deficiencia de zinc puede ocasionar problemas en el crecimiento y un exceso ocasiona anemia. En el caso del cobre una carencia de este puede ocasionar tambin anemia y alteraciones seas, un exceso de cobre en el organismo puede llevar a casos de enfermedad de Wilson o cirrosis infantil en casos ms graves. [5]CONCLUSIONES Se ampli el conocimiento en cuanto a la tcnica de absorcin por llama. Se hallo una concentracin de Cu por debajo de la normal y una concentracin un poco alta de zinc. Esta tcnica es ideal para anlisis clnicos con muestras biolgicas .adems de ser optima para el anlisis de trazas.

REFERENCIAS

[1] Skoog, D; Holler, J. Principios de Anlisis Instrumental. 5a Ed. Mc Graw-Hill. Espaa. 2001. pag 230.

[2] Skoog, West, Holler. Fundamentos de Qumica Analtica 4ta Edicin, Editorial Revert, S.A pgs. de 615 a 629 capitulo 24 seccin 24.2

[3] Harris D.C., anlisis qumico cuantitativo ,5 edicin. Freeman and company, New York, 2002.

[4] http://www.fao.org/docrep/field/003/AB482S/AB482S04.html (consultado el 13 de mayo de 2013)

[5http://www.institutobiologico.com/seminarios/fatiga%20cronica.htmconsultado 14 de mayo 2014[6] http://www.uco.es/master_nutricion/nb/Gil%20Hernandez/Cu%20Zn.pdfconsultado 14 de mayo 20