análisis cuantitativo de organoclorados
TRANSCRIPT
ANÁLISIS CUANTITATIVO DE ORGANOCLORADOS EN
AGUA
Llorenç Montañana Rosell Mario Saez Gismero
Alexandre Ferrís Oltra
2º CTA – Análisis Química
1
Índice INTRODUCCIÓN:
Resúmen..................................................................................................2
Características de los organoclorados.....................................................3
Contaminación acuática de los organoclorados.......................................4
Métdodo cuantitavivo................................................................................6
Muestreo...................................................................................................6
METODOLOGÍA EMPLEADA:
Cromatografía de gases.............................................................................8
Preparación de las muestras......................................................................12
Método de inyección...................................................................................14
Selección de columna ................................................................................15
Selección del detector.................................................................................15
Calibración..................................................................................................17
Legislación..................................................................................................17
Bibliografía..................................................................................................18
2
RESUMEN DEL SEMINARIO
El siguiente resumen trata sobre los contaminantes organoclorados,basándonos en su
carácter químico,su acción en el medio ambiente y especialmente en un método cuantitativo
que nos permita conocer la concentración de organoclorados en agua.
Los contaminantes organoclorados suponen un riesgo para la salud,en este punto
correspondiente a la introducción vemos que es un contaminante organoclorado,es decir su
composición quimica y sus características,los contaminantes organoclorados han sido
especialmente emitidos al medio ambiente durante décadas,por lo que también analizamos el
mecanismo de dispersión de organoclorados por el medio ambiente,especialmente en las
aguas.Los organismos vivos son capces de absorber y acumular estos plaguicidas,por loque
explicamos como estos contaminantes pueden acoplarse a las redes tróficas. A continuación
se explicará que es un método cualitativo en química analítica,y por que elegimos ese método
analítico,y se expone el método que vamos a emplear para la determinación de estos
compuestos,así como el funcionamiento,en nuestro caso elegimo la cromatografía de gases.
Repecto a la metodología empleada a la hora de realizar el análisis se expondrán varios
puntos,en el análisis se han planteado cuestiones,todas ella de carácter técnico para poder
dar una medida fiable que corresponda a unos resultados los más fiables posibles,por ello se
hace atención al número de muestras a tomar,ya que este representa un punto importante en
el proceso,ya que las muestras tomadas tienen que ser representativas de la cantidad total
para obtener así unos resultados precisos.
Como hemos mencionado anteriormente,el método elegido para el análisis de organoclorados
es en nuestro caso la cromatografía de gases,en este punto explicamos,el objetivo del análisis
y como se preparan las muestras que nosotros vamos a analizar en el cromatógrafo,tambíen
se explican detalladamente los tipos de cromatógrafos que existen,y damos a conocer por que
utilizamos un determinado tipo de cromatógrafo.En especial vamos a centrarnos en el
cromatografo de captura de electrónes(ECD),ya que debido a sus sendibilidad son los más
utlizados actualmente,ya que estos son muy sensibles a las moléculas con átomos
electronegativos como los organoclorados.A continuación explicamos la selección de nuestra
fase estacionaria,explicaremos en detalle el tipo de columnas y la fase estacionaria que hemos
elegido para detectar organoclorados,basandonos en las características químicas de los
organoclorados elegimos una columna no polar,el motivo de la elección se explica con detalle
en el trabajo,posteriormente elegimos el método más adecuado para la inyección de
organoclorados basándonos en su volatibilidad y características fisico-quimicas,así como la
calibración de las muestras y la calibración de un patrón interno que nos permitira conocer la
concentración.
Finalmente compararemos los resultados obtenidos con la legislación vigente,basándonos en
los resultados obtenido podremos obtener unas conclusiones acerca de la fiabilidad del
método y si una determinada muestra de agua reune las características para ser envasada y
comercializada.
3
CARACTERÍSTICAS DE ORGANOCLORADOS
Un compuesto organoclorado es aquella especie química que tiene un carácter orgánico,y en
la cual al menos un átomo de H ha sido sustituido por un átomo de Cl.
Un ejemplo de ellos puede ser el triclorometano,en esta especie química el metano ha
sustituido 3 de sus átomo de H,por átomos de Cl.
Atendiendo a su estructutura química podemos clasificarlos en:
Aromáticos clorados:Aqullos hidrocarburos aromáticos con sustituyentes cloro.
Cicloalcanos clorados:Cicloalcanos con sustituyentes cloro.
Ciclodiénicos clorados:Anillo cíclico con doble enlace y sustituyentes cloro.
Terpenos clorados.Terpenos con sustituyentes cloro.
Los organoclorados son sustancias que se pueden generar de manera natural,por ejemplo en
un incendio forestal,como consecuencia de la combustión,o de la descomposición de restos
biológicos.
Quimicamente al poseer grupos cloro son de un carácter más polar que el hidrocarburo del
cual proceden,suelen ser de carater apolar.Generalmente poseen una densidad mayor que la
del agua.
Los organoclorados han sido utlizados por todo el mundo como plaguicidas,los plaguicidas
organoclorados son difícilmente biodegradables,y esto ha originado una serie de problemas
medioambientales relacionados con su acumulación en los seres vivos.
En el ser humano según se ha demostrado concentraciones tan bajas como partes por billón
pueden tener efectos adversos para la salud.
Los compuestos organoclorados(CO´s)estan dentro de los contaminantes orgánicos
persistentes(COP´s),es decir que no son biodegradables,y por lo tanto tienden a acumularse
en el organismo,dentro de los organoclorador podemos encontrar plaguicidas como el DDT,y
otros compuestos más toxicos,como dioxinas y furanos,procedentes de la combustión de
productos con cloro,las dioxinas y furanos son los compuestos cancerígenos más potentes
conocidos por el hombre,y se crean durante la simple combustión de un producto clorado
como puede ser una botella de plástico PVC. Por otra parte los plásticos PCB´s(policloro
bifenilos) también han sido ampliamente utlizados como aislantes térmicos y otros usos,siendo
su acumulación el principal problema de estos.
Los organoclorados se caracterizan por su persistencia en el ambiente,su alta capacidad para
desplazarse fácilmente en el medio,(ya que muchos plaguicidas se pulverizan),y su capacidad
para acumularse en el tejido adiposo de los seres vivos dado su carácter apolar.
El TCDD,es una toxina que se encuentra en el herbicida agente naranja,causa graves efectos
en el feto,tales como malformaciones.
4
El DDT es un plagucida que fue ampliamente utlizado para combatir plagas como los
mosquitos,y que debido a su persistencia se ha acumulado en la grasa de muchos
animales,incluido el hombre.
Todo lo anteriormente mencionado hace referencia a las carácterísticas químicas y tóxicas de
los productos organoclorados.
CONTAMINACIÓN ACUÁTICA DE ORGANOCLORADOS
Anteriormente hemos presentado la persistencia de los productos organoclorados,y su
toxidad,ahora trateremos de explicar como los organoclorados llegan a los
acuiferos,constituyendo un riesgo para la salud de las personas.
Los organoclorados pueden llegar al agua de dos formas diferentes.
Desde un método directo,por ejemplo la industria química utliza productos
organoclorados,tales como agentes químicos blanqueantes del papel o de la madera,una
pequeña cantidad de estos llega a las aguas y acuíferos,también en las aguas residuales
urbanas se produce una contaminación por organoclorados debido a pastillas
desinfectantes.También se puede producir la contaminación de las aguas debido al uso directo
de un organoclorado sobre una fuente de contaminación,por ejemplo el empleo de plaguicidas
organoclorados cerca de un rio,o simplemente puede haber un accidente como una fuga en
una industria que utilize este tipo de productos.
En el ártico hay un gran problema de contaminación de organoclorados como el DDT,este
plaguicida se utilizó para combatir mosquitos y otras plagas hasta aproximadamente el año
1960,su método de dispersión era un rociado de spray sobre la planta,parte del DDT se
incorporaba a la circulación general atmósferica,donde se depositaba en los polos,los
mamiferos marinos han acumulado grandes cantidades de este plaguicida organoclorado.
Otros métodos por el cual puede contaminarse un agua es un método indirecto:El método
indirecto más importante por el cual los organoclorados se vierten al medio es la circulación
atmosférica,las condiciones climatológicas condicionan la difusión de un organoclorado en el
ambiente.
Principalmente la contaminación de aguas superficiales o de embalses ocurre por dos vías
principalmente:
Una de ellas es la lixiviación:Después de la aplicción de un organoclorado en el medio
agrario,parte del compuesto persiste en el suelo,pese a ser un producto poco soluble en agua
al llover este es arrastrado por el agua de lluvia,pudiendo llegar a acuíferos
subterraneos.Estudios muestran que las especies bentónicas(del fondo marino) que viven en
el lodo muestran concentraciones de DDT 10 veces mayores que las especies de superficies.
5
En el lavado superficial:Los organoclorados son arrastrados por partículas del suelo,que
pueden acabar en aguas superciales,o en aguas subterráneas,aunque es un fenómeno menos
conocido que la lixiviación.
En general,exepto el DDT y otros plaguicidas organoclorados,el proceso de contaminación
suele ser local,que depende en gran medida de las condiciones climáticas del medio y del la
morfología del lugar que puede favorecer la difusión de los contaminantes.
En el caso de organoclorados se ha comprobado su alta persistencia en el ambiente,siendo
poco degradados por las bacterias y quimicamente en países frios,sin embargo en países
tropicales se ha demostrado una mayor tasa de degradación debido al efecto de la
fotodegradación.
En el caso del DDT se metaboliza transformándolo a DDE aunque la mayoría de DDT queda
deposotado en el tejido adiposo del animal que lo ingiere,llegándose a acumular durante años.
La degradación de organocorados en el ambiente se produce mediante 3 mecanismos
diferentes:
Física:La luz UV puede afectar a la estructura de organoclorados,y provocar fotólisis.
Química:Poco importante,pues los organoclorados son resistentes a las condiciones del
suelo y las atmosféricas.
Microbiológica:Es la más importante,su velocidad se ve afectada por la temperatura y la
humedad.
La bioacumlación es el proceso por el cual un tóxico no biodegradable como un organoclorado
se acumula en los seres vivos al introducirse en las redes tróficas,el problema aumenta a
medida que subimos en la red trófica,ya que los seres que se encuentran en la cima acumulan
una cantidad considerable de tóxico.
Es importante resaltar el efecto tóxico de los organoclorados en las aguas de consumo
humano,por ejemplo en el medio acuático bajas concentraciones de DDT son capaces de
matar al fitoplactón,causando un desequilibrio ecológico.
La emiión de un compuesto no biodegradable como un organoclorado al medio origina graves
problemas medioambientales,ya que los organismo comienzan a acumular este tóxico en sus
tejidos,principalmente en el tejido adiposo debido a la alta liposolubilidad de los
organoclorados,los animales que se encuentran en lo alto de la cadena trófica acumulan
grandes cantidades de organoclorados llegando finalmente al hombre ya que este se alimenta
de especies depredadoras tales como el atún o el tiburón.
En humanos los organoclorados pueden afectar al normal metabolismo del organismo y
producir enfermedades,por lo tanto es necesario un método para poder determinar productos
organoclorados en aguas.
6
METODO CUANTITATIVO
Para la determinación de compuestos organoclorados en aguas de consumo humano
utlizaremos un método cuntitativo,ya que este método nos permite conocer la concentración
absoluta de una sustancia en una muestra.
Mediante este método lo que buscamos realmente no es determinar la presencia o ausencia
de un determinado compuesto organoclorado,si no que buscamos obtener la concentraación
extacta de organoclorados de una muestra de agua.
Los método cuantitativos en química pretenden determinar la concentración exacta de un
componente en una determinada muestra,para ello existen diferentes métodos para este fin:
Gravimetría
Volumetría:Por ejemplo una reacción ácido-base
Ópticos:Son aquellos que cuantifican una concentración de analito basándose en la
interacción de la luz con la materia.
◦ Espectroscópicos
◦ No espectroscópicos
Electroanalitos:Por ejemplo la conductividad eléctrica de una muestra.
MUESTREO
El muestreo es un elemento clave en la metodología de la investigación ya que implica
seleccionar a un grupo de elementos que se utilizarán para dirigir un estudio.
Es fundamental expresar claramente en todo trabajo de investigación los siguientes aspectos
del diseño metodológico: la población o muestra y las características que deben poseer los
elementos para formar parte del estudio, el número de elementos que conforman la población
o muestra, el tipo de muestreo, y el tamaño de la muestra.
En esta ocasión realizaremos el muestreo a partir del agua embotellada que obtendremos
como producto de la misma empresa de producción.
En este caso, deberemos considerar el muestreo importante, porque es necesario saber qual
es el número de muestras que se deberan tener en cuenta en el estudio, para determinar el
tiempo de producción durante el que se ha estado usando agua contaminada en la industria,
la procedencia de la misma y el número de lotes que han sido afectados:
7
-Muestra: Agua embotellada
-Características de la muestra: Ha de proceder de la empresa embotelladora en
cuestión.
-Número de elementos a tener en cuenta: Concentración de organoclorados.
Tipo de muestreo: Muestras no probabilísticas La elección de los elementos no
depende de la probabilidad sino de las causas relacionadas con las características de
la investigación o de quien establece la muestra.
-Tamaño de la muestra: El tamaño de una muestra es el número de individuos o
muestras que se analizan o se tienen en cuenta para un estudio.
Con respecto al tamaño de la muestra debemos tener en cuenta que:
Si el número de sujetos es insuficiente habría que modificar los criterios de selección,
Los estudios con tamaños muestrales insuficientes, no son capaces de detectar
diferencias entre grupos, llegando a la conclusión errónea de que no existe tal
diferencia, por otro lado, si el número de sujetos es excesivo, el estudio se encarece
desde el punto de vista económico.
Una fórmula que se utiliza para el cálculo del tamaño de la muestra para datos globales es la
siguiente.
Donde:
n= el tamaño de la muestra tomada
N = tamaño total de la “población”
= Desviación estándar de la población, que generalmente cuando no se tiene su valor,
suele utilizarse un valor co nstante de 0,5.
= Valor obtenido mediante niveles de confianza. Es un valor constante que, si no se
tiene su valor, se lo toma en relación al 95% de confianza equivale a 1,96 (como más
usual) o en relación al 99% de confianza equivale 2,58.
e = Límite aceptable de error muestral que, generalmente cuando no se tiene su valor,
sueleutilizarse un valor que varía entre el 1% (0,01) y 9% (0,09)
8
CROMATOGRAFÍA DE GASES
Objeto de análisis
-En este caso el objetivo de análisis será determinar la concentracion de organoclorados en el
agua de une empresa embotelladora con el fin de realizar un control de calidad de la misma,
en base a la presencia excesiva o no de compuestos organoclorados según la legislación.
Para la determinación de organoclorados en agua utlizaremos un método cuantitativo,este nos
permite conocer la concentración exacta de una muestra.
Mediante la cromatografía podemos separar mezclas complejas,permitiendo caracterizar y
cuantificar determinados componentes de una muestra. En el cromatógrafo podemos separar
las sustancias que nosotros deseamos en una fase inmóvil,y de esta manera obtener un
tiempo de retención.
El método elegido para realizar el análisis es la cromatografía de gases,en esta técnica la
muestra cuya concentración de organoclorados queremos determinar es valatilizada,y es
inyectada en la cabeza de una columna cromatográfica,y el analito es transportado por un gas
inerte a través de la columna.
La imagen anterior muestra el diagrama de un cromatógrafo de gases,a continuación vamos a
explicar su funcionamiento de una manera mas detallada.
Dentro de la cromatografía de gases existen de dos tipos,una cromatografía de gases gas-
sólido y otra gas-líquido,la que nosotros vamos a utlizar en nuestro caso es la cromatografía de
gases de gas-líquido.En esta se utliza como fase estacionaria moléculas de líquido
estacionadas en una fase estacionaria inmóvil.
9
Basándonos en el diagrama explicaremos sus partes y funcionamiento:
Equipo:
-Fuente de gas o gas portador
-Sistema de inyección
-Horno y columna cromatográfica
-Sistema de detección
1.-Gas portador
El gas portador es el encargador de transportar el analito a traves de la columna
cromatográfica,este debe de poseer unas determinadas características,como se químicamente
inerte de manera que no afecte a los procesos de separacion que se producen en la columna,
para que no afecte a la selectividad de esta ni al propio analito,también cumple la función de
crear una mtriz adecuada para la lectura del detector, podremos afiramar por tanto que la
naturaleza del gas portador estará determinada por el sistema de detección utilizado
Las valvulas reguladoras de presión y de flujo regulan la velocidad con la que el gas penetra
suministrando una presión adecuada y constante,al mismo tiempo los filtros eliminaran las
impurezas que el gas portador pueda contener.
Como fuente de gas o gas portador puede utilizarse Helio, Nitrógeno e Hidrogeno.
2.-Sistema de inyección
El siguiente paso es la inyección de la muetra en la columna,la muestra se inyecta con un
microjeringa en una cámara de vaporización instantánea,donde la muestra pasa al estado
gaseoso.
Podemos diferenciar dos tipos de inyectores:
Para columnas empaquetadas: No presentan problemas particulares, admiten
cantidades de muestra relativamente elevadas.
Básicamente es un inyector en bloque metálico, buen conductor del calor.
Provisto de un sistema de calentamiento térmico que será el encargado de
vaporizar el líquido antes de pasar a la columna cromatografía.
Para columnas capilares: Son muy parecidos a los inyectores utilizados en
columnas empaquetadas, la diferencia fundamental entre ambos radica en la
cantidad de muestra que las columnas capilares pueden separar, ja que es
mucho menor que en el caso de las columnas empaquetadas, siendo también
las capilares muy vulnerables al efecto de los disolventes siendo volúmenes
pequeños los que se pueden inyectar.
10
3.-Columna cromatográfica
. Es necesario tener siempre presente que la columna es el auténtico elemento de separación
de los componentes de la muestra. Consiste básicamente un unos tubo de acero inoxidable
enrolladas de forma helicoidal,en el interior de ellas se encuentra la fase estacionaria,que se
encarga de retener ciertos compuesto y permite la salida con mayor rapidez de otros.
En una columna podemos destacar, la fase estacionaria, la fase móvil y el soporte sólido.
La fase móvil: No forma parte de la misma, sino que es la sustancia en cuestión que
quiere ser analizada i se mueve a través de la columna durante el análisis.
Los soportes sólidos: Se utilizan en algunos tipos de columnas para poporcionar la
superficie sobre la que se deposita la fase estaconaria en forma de película uniforme.
En concreto, los soportes utilizados en la cromatografía de gases deben runir una serie
de cualidades específicas:
1.-Debn presentar una superficie relativamente elevada con el fin de que la
fases estacionarias pueda distribuirse de manera uniforme
2.-Deben ser porosos para no provocar caídas excesivas dr presión
3.- Deben ser relativamente duros para que sus partículas no s rompan durante
los procesos de impregnación de la columna
4.-La superficie de los soportes debe ser quicamente inerte no debe provocar
fenómenos de adsorción que puedan influir en la separación cromatográfica
Fase estacionaria: La fase estacionaria tiene un papel fundamental en cualquier
cromatografía ja que las separaciones son debidas exclusivamente a las interacciones
específicas que se dan entre la muestra y la fase estacionaria.( la mayoría de las fases
estacionarias son liquidas en cromatografía de bases)
No existe una fase estacionaria ideal, que cumpla todas las propiedades en conjunto
que se le exigen:
1.-Deberia tener un rango de temperaturas de utilización lo más amplio posible (-
60 a 400 ºC)
2.-Debe tener una presión de vapor lo más baja posible
3.-Debe tener baja viscosidad en las condiciones de trabajo
4.-Debe ser térmicamente estable
5.-Debe presentar una adherencia suficiente para que no la arrastre la fase
móvil.
6.-Baja volatilidad: su temperatura de ebullición debe estar al menos por encima
de la temperatura máxima del trabajo
Además de todo esto la fase estacionaria debe ser selectiva frente a los compuestos a
separar.
11
Ha de tenerse en cuenta, que la temperatura de la columna también se regula puesto
qu esta introducida en un horno, este tiene como misión mantener la columna
termostatizada a una temperatura fijada con gran precisión (+-1), el horno ha de
permitir incrementar la temperatura de este a una velocidad prefijada y constante
(temperatura programada) con el objetivo de mejorar la separación de la muestra.
4.-Detectores
Una vez que los componentes de la muestra han sido separados por la columna es preciso
disponer a la salida de ésta de un sistema de detección, capaz de señalar la elución de
componentes de la muestra y ofrecer al mismo tiempo, una señal proporcional a la cantidad de
substancia q pasa a través de él.
Los detectores pueden ofrecer un análisis cualitativo, los componentes de una muestra se
identificaran por su tiempo de retención, por otra parte se pueden aplicar detectores que
permitan un análisis cuantitativos, basados generalmente en la integración del área bajo los
picos.
El cromatógrafo no indica la concentración exacta de analito en una muestra si no que nos
proporciona unos valores de área,nosotros debemos ser quien interprete esos resultados.
Detectores utlizados son algunos tales como:
Detector de captura de electrones
Detector de emisión atómica
Detector de conductividad térmica
Detector termoiónico
12
La eleción de este método para determinar la cantidad de organoclorado esta basada en que
la cromatografía de gases es un método efectivo para separar mezclas complejas,en el agua
podemos encontrar una gran variedad de compuestos,a parte de sustancias organocloradas,y
en un buen método que cualitativo que nos permitira basandonos en el tiempo de retención y
el área averiguar la concentración de organoclorados.
La comatrogafía de gases es un buen método para la determinación cuantitativa de sustancias
organicas complejas tales como los organoclorados,y por lo tanto este es el motivo por el cual
hemos elegido esta técnica.
Preparación de la muestra
El principal objetivo de la preparación de la muestra es el aislamiento de los analitos de
interés, esta preparación prebia sirve tambien para,compatibilizar la matriz de la muestra con
sistema cromatográfico, limpiar la muestra, mejorar la identificación de los analitos, aportar
selectividad y extender la vida de las columnas cromatográficas; seguidamente antes de
empezar el análisis deberemos tener en cuenta lo siguiente:
-Debemos homogeneizar la muestra: Saber con certeza que la composición de la
muestra que hemos escogido es la correcta, según la instrumentación que hemos
escogido para analizarla.
-Evitar cambios en la muestra: Se trata de proteger o preservar la muestra hasta su
análisis inhibiendo el crecimiento microbiano que pueda alterar los resultados del
análisis y procurar que no se produzcan cambios físicos en la muestra o que se
modifiique la estructura de la misma echando a perder el análisis.
Para cumplir esta serie de requisitos se habrá de tener en cuenta el tipo de recipiente
que se usa, la temperatura, la humedad, la luz o la necesidad de adición de algunas
substancias conservantes o antioxidantes o también algunos procedimientos
adicionales como la agregación de sales u otros solventes, cambio de PH, etc, para que
el método cromatográfico funcione correctamente.
13
Se ha de tener en cuenta que además de este proceso de preparación previa al análisis, en la
preparación de la muestra es fundamental realizar el análisis de blancos.
Éstos se dividen en blancos positivos (cuando se utiliza la muestra “simulada” enriquecida con
el analito de interés, añadido a la matriz en cantidad conocida), y blancos negativos (una
muestra desprovista de analito)
Los blancos positivos demuestran que el método de extracción funciona y es reproducible y
cuantitativo. Los blancos negativos son obligatorios para demostrar que el procedimiento
empleado es limpio, libre de la posible contaminación cruzada proveniente de material de
vidrio, manos, tapas, mangueras, jeringas, disolventes etc.
Los principales problemas actuales de los métodos tradicionales de la preparación de las
muestras son:
• La lentitud y laboriosidad
• El empleo de grandes cantidades de disolventes tóxicos (para la extracción de un
analito concreto que se pretende analizar)
• Son responsables de al menos 1/3 del error en el análisis (debido al uso de
disolventes)
Por esto mismo hoy en día y cada vez más se exigen métodos de preparación de la muestra,
sobretodo para el análisis de residuos de pesticidas que incorporen la filosofía de técnicas
QuEChERS, que abarcan los métodos de extracción, rápidos, fáciles de llevar a cabo,
económicos, efectivos, robustos y seguros. De esta manera, una empresa debera elegir, con
que materiales y de que manera realizara dicho análisis.
14
MODO DE INYECCIÓN
En las cromatografías de gases, para que se pueda analizar la muestra, se volatiliza y se
introduce en la cabeza de una columna cromatográfica. El método más utilizado para
introducir la muestra a la columna emplea una microjeringa (con una capacidad de la
magnitud de microlitros) para introducir el analito en una cámara de vaporización instantánea.
Esta cámara está a 50 °C por encima del punto de ebullición del componente menos volátil, y
está sellada por una junta de goma de silicona llamada septum.
Para que la muestra entre a la columna se necesita de una fase móvil que transporte los
compuestos sin que interaccione con ellos. En este caso utilizaremos un gas portador, el cual
deberá ser inerte para evitar interacciones con la muestra o con la fase estacionaria.
Podremos utilizar por ejemplo, el hidrógeno, que es el más eficiente y al no utilizar un detector
de ionización de llama, no hay peligro de que se inflame.
Vamos a utilizar una inyección splitless. En este tipo de inyección la totalidad de la muestra
inyectada es dirigida hacia la columna, en la cabeza de la cual condensa el disolvente
produciéndose así una concentración de los componentes a analizar (efecto solvente). A
continuación se abre en el inyector una válvula de purga con el fin de eliminar de la atmosfera
el disolvente vaporizado que pudiese quedar en el interior.
Tiene dos grandes ventajas este tipo de inyección: al no existir división de la muestra, permite
un aumento notable de la sensibilidad por lo que es muy adecuado para este caso y para
analizar trazas. Por otra parte, la reconcentración de la muestra en la cabeza de la columna
origina que las pérdidas de eficacia sean de mucha menor importancia que en otra técnicas.
15
SELECCIÓN DE COLUMNA
Se utilizará una columna empacada, dado que, aunque son más eficientes las capilares, si las
utilizáramos nos veríamos obligados a utilizar un inyector con división de flujo, lo que
supondría desechar una parte de la muestra, y, como estamos haciendo un análisis
cuantitativo, esta no es una opción. Por lo que utilizaremos columnas empaquetadas o de
relleno las cuáles se fabrican con un tubo de vidrio, metal o teflón (politetrafluoroetileno,
polímero similar al polietileno).
Este tubo mide de 2 a 3 m y tiene un diámetro de 2 a 4 mm por el interior del cuál
encontraremos un material de relleno sólido, finamente dividido y homogéneo que se recubre
con una capa delgada de la fase estacionaria liquida.
Este tipo de columnas pueden tolerar
inyecciones grandes de disolventes, son
recomendables para muestras poco complejas
y se pueden utilizar en temperaturas muy altas
cómo será el caso con una inyección líquida en
modo splitless.
Siguiendo el principio de “lo semejante
disuelve lo semejante” utilizaremos una fase
estacionaria no polar dado que los
organoclorados son compuestos no polares.
Como fase estacionaria utilizaremos un
compuesto no polar dado que los
organoclorados que son compuestos no
polares. Al ser un compuesto halogenado,la
fase estacionaria más recomendada es la
compuesta por poli (fenilmetildifenil) siloxano
(10% fenil).la cual también se utiliza para
alcaloides y drogas.
SELECCIÓN DEL DETECTOR
El detector mide una propiedad que diferencia el gas portador de la mezcla de éste con la
substancia eluida. El cambio medido por el detector es proporcional a la magnitud de la
propiedad a la que responde, a una constante propia del diseño del detector y a la cantidad de
sustancia eluida que haya en la muestra.
La selección de un detector depende de varios factores:
- Sensibilidad: determina la capacidad de medir el momento exacto en el que se produce un
cambio en la señal medida originado por un cambio en la concentración en el gas portador de
la substancia eluida.
16
- Linealidad: es la constante de proporcionalidad de la relación entre el logaritmo de la señal
ofrecida por el detector y el logaritmo de la concentración de la substancia eluida.
- Rango Dinámico: es el intervalo de concentraciones para el cuál la linealidad no cambia. Es
decir, si representáramos la linealidad en un gráfico nos saldría una función que empieza
siendo lineal y después se curva. El intervalo en el cuál la pendiente es constante, será el rango
dinámico.
- Señal de fondo: es la señal medida por el detector en ausencia de sustancias eluidas,
- Ruido de fondo: son las fluctuaciones que aparecen con el tiempo debido a la inconstancia de
los parámetros experimentales. Son errores aleatorios de la medida.
Actualmente, para las cromatografías de gases, los detectores más utilizados son los
espectrómetros de masas porque permiten cuantificar, identificar y dan información acerca de
la estructura de compuestos desconocidos en la muestra de forma precisa.
Los espectrómetros de masas usan la relación masa-carga (m/z) de iones calentando un haz
de material del compuesto a analizar hasta vaporizarlo e ionizar diferentes átomos. El haz de
iones produce un patrón específico en el detector que permite analizar el compuesto
determinando su composición.
Pero, aunque utilizar los espectrómetros de masas nos conlleva muchas ventajas, para este
tipo de compuestos el detector más aconsejado es el detector de captura de electrones (ECD)
por su alta sensibilidad, por su alta especificidad y porque no alteran la muestra
significativamente.
El funcionamiento básico de los detectores de captura de electrones se basa en la emisión de
una partícula β (electrón) por parte de átomos sobre una placa de platino o titanio. Cada
detector consta de 5 milicurios de emisor β (un curio es una unidad de radioactividad que
indica cómo se emiten partículas de una fuente radiactiva por unidad de tiempo).
Utiliza un emisor beta radioactivo (electrones) para ionizar parte del gas portador y para
producir una corriente entre un par de electrodos. La fase móvil pasa sobre el emisor beta
(Níquel 63) y provoca la ionización del gas portador. En ausencia de compuestos orgánicos se
obtiene una corriente constante. Cuando las moléculas orgánicas que contienen grupos
funcionales electronegativos tales como halógenos (organoclorados) o grupos nitro penetran
junto con el gas portador en la célula de medida, pueden capturar a los electrones para
generar bien iones negativos de menor movilidad que los electrones o bien fragmentos neutros
por recombinación con los iones positivos del plasma, generando una disminución de la
corriente de fondo del detector que puede relacionarse de forma cuantitativa con la cantidad
de analito que está pasando a través del detector.
17
CALIBRACIÓN PARA EL ANÁLISIS CUANTITATIVO
La calibración de un instrumento en un análisis consiste en encontrar la relación entre la señal
del instrumento bajo unas condiciones dadas y la concentración de analito establecida con
patrones. Esta relación es la curva de calibrado.
Una vez hecha la recta de calibrado de un instrumento con el blanco y las disoluciones patrón,
medir la señal analítica de las disoluciones de la muestra e interpolar la señal de cada una de
las disoluciones de muestra para obtener sus concentraciones. A partir de estas
concentraciones calcular las correspondientes en la muestra original considerando las
diluciones hechas.
El método del patrón interno se utiliza para corregir la imprecisión de las lecturas de las áreas
en cromatografía, que se debe fundamentalmente a la imprecisión de la inyección con jeringa,
y también a la del propio sistema cromatográfico
Debe usarse cuando el sistema de inyección de la muestra u otras partes del diseño del
cromatografo no permitan una buena repetitividad de la muestra analítica, es decir, que no
varíe los resultados significativamente si se repite varias veces la lectura de un mismo analito.
Un patrón interno es una sustancia de características similares a las del analito del cual debe
de poderse detectar la señal de manera independiente en las condiciones experimentales del
análisis y no debe causar ningún tipo de interferencia sobre la señal del analito.
LEGISLACIÓN
La contaminación de aguas por compuestos organoclorados, se traduce en el vertido de
pesticidas o abonos en el agua.
Estos pesticidas contienen metales pesados que son los mismos que contaminan el agua,
debido a esto encontramos requisitos legislados en base a la presencia de metales pesados
en el agua, no referida directamente a los pesticidas
Por lo tanto, al realizar un estudio cromatógrafico de los niveles de organoclorados en agua,
deberemos tener en cuenta el contendió de metales pesados en dichas aguas para saber si
cumplen o no con la legislación:
-Los niveles máximos tolerables por la US-EPA en aguas continentales para el Zn, Cd, Pb
y Cu son de 5.000, 10, 50 y 1.000 ppb respectivamente, mientras que los niveles que
se encuentran de forma habitual son de 10, 0,07, 0,2 y 1,8 ppb
-La Directiva 78/659/CEE del Consejo de 18 de julio de 1978 relativa a la calidad de
las aguas continentales que requieren protección o mejora para ser aptas para la vida
de los peces establece las siguientes concentraciones máximas en zinc y cobre que
están en función de la dureza del agua:
-Zinc total: 0,3-1,0 mg/l para una dureza del agua de 100 mg/l de CaCO3. Para durezas
comprendidas entre 10 y 500 mg/l, los valores límite correspondientes se pueden
encontrar en el Anexo II.
18
-Cobre soluble: 0,04 mg/l para una dureza del agua de 100 mg/l de CaCO3. Para las
durezas comprendidas entre 10 y 300 mg/l, los valores límite correspondientes se
pueden encontrar en el Anexo II.
El REAL DECRETO 1138/1990, de 14 de septiembre, que traspone la Directiva
80/778/CEE, por el que se aprueba la Reglamentación Técnico-Sanitaria para el
abastecimiento y control de calidad de las aguas potables de consumo público,
establece las siguientes cantidades máximas de sustancias admitidas:
Blibliografía:
http://librozilla.com/doc/645267/actividad-3
https://es.wikipedia.org/wiki/Cromatograf%C3%ADa_de_gases
http://www.mncn.csic.es/docs/repositorio/es_ES/investigacion/cromatografia/cromatografía_
de_gases.pdf
http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/alimento/TemaJS-AISA.pdf
https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/countries/spain/guias-
analitica/Presentaciones/1%20Preparaci%C3%B3n%20de%20muestras%20en%20el%20an%
C3%A1lisis%20de%20alimentos.pdf
http://www2.ulpgc.es/hege/almacen/download/39/39360/separaciones_por_cromatografia
_1.pdf
http://biblioteca.unex.es/tesis/8477235384.PDF
Tratamiento y valorización energética de residuos. Xavier Elías Castells. Fundación Universitaria
19
Iberoamericana. Ediciones Díaz de Santos, 2005. ISBN: 8479786949.
Acree, F, Jr; Beroza, M; Bowman, MC. 1963. "Codistillation of DDT with water". J. Agric. Food
Chem., 11: 278.
Plaguicidas organoclorados. José Antonio Arias Verdes, Organización Mundial de la Salud,
1990. ISBN: 9275370354
Skoog, Douglas A. y Leary, James J. (1994).Análisis Instrumental. Armenia: McGraw-Hill.84-
481-0191-X
Material de teoría de Análisis química de Vicent Yusa