Qumica Analtica I 2010 Nivel III

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Trabajo Prctico N 11

EL PROCESO DE MEDIDA QUMICA Proceso Analtico Total (PAT)

Anlisis de cido saliclico en agua destinada al consumo humano.

Objetivo:

Aplicar un mtodo de preconcentracin (extraccin en fase slida) que

permita incrementar la sensibilidad de la reaccin colorimtrica usada para la

determinacin de cido saliclico, cuando se lo evala como contaminante en agua

destinada para consumo humano.

Introduccin:

El agua (que ingresa a las plantas potabilizadoras) puede contener una gran

cantidad de contaminantes como surfactantes, frmacos, productos de cuidado

personal y aditivos de combustibles. El mayor % de los contaminantes, y an en

continuo incremento, estara representado por los residuos farmacolgicos. Esto

causa preocupacin en los organismos relacionados a la salud, ya que no se conoce

el efecto de la exposicin crnica de los mismos. Por esta razn, surge el mayor

cuestionamiento: El consumo prolongado de residuos farmacolgicos, puede tener

un impacto negativo sobre la salud humana y sobre el medio ambiente acutico? La

respuesta ms probable es si y de esta resulta la importancia de la determinacin

de contaminantes de naturaleza farmacolgica en agua destinada al consumo

humano.

El cido saliclico (Figura 1) se utiliza principalmente para alivio a la fiebre.

Es el aditivo clave en muchos productos para el cuidado de la piel diseados para

tratar acn, psoriasis, callosidades y las verrugas. Tambin se utiliza como

antisptico y desinfectante bucal. Tanto la aspirina como el salicilato sdico son

igualmente efectivos como antiinflamatorios, aunque la aspirina tiende a ser ms

eficaz como analgsico.

Figura 1: Estructura del cido saliclico

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METODOLOGA

1. Caractersticas y propiedades del analito

l cido saliclico es un cido orgnico simple (cido 2-hidroxibenzoico)

producto metablico de la aspirina. Se trata de un slido incoloro que suele

cristalizar en forma de agujas. Tiene una buena solubilidad en etanol y ter. Con

hierro (III) en disolucin acuosa da un color rojizo caracterstico a un pH cido

entre 2 y 3. Posee un peso frmula de 138.12 g/mol y un pKa de 4.19.

2. Reaccin de identificacin cualitativa

El cido saliclico contiene en su molcula un grupo fenlico por tal motivo

para su identificacin se utilizar una reaccin colorimtrica denominada prueba del

cloruro frrico (cuyo Lmite de Deteccin = 2.0 mg L-1 determinado en nuestro

laboratorio para este analito), que permite determinar la presencia o ausencia de

fenoles (Figura 2) en una muestra dada.

Figura 2: Estructura del fenol

Para determinar la presencia del grupo fenol, se agrega a la muestra

incgnita (disuelta en agua, o una mezcla de agua y etanol) unas gotas de solucin

de cloruro de hierro (III) diluido. La formacin de una coloracin roja, azul o

prpura indica la presencia de fenoles.

Fundamento del mtodo: los fenoles forman un complejo con Fe (III) el

tetrafenol-hierro que es intensamente coloreado (Figura 3).

Figura 3: Reaccin entre el fenol y el Fe3Cl. Estructura del complejo tetrafenol-Fe

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3. Preconcentracin mediante extraccin en fase slida

Un resultado negativo, en la determinacin de la presencia del grupo fenol

por el mtodo colorimtrico, indica que la cantidad de analito presente en la

muestra es menor al lmite de deteccin del mtodo (2.0 mg L-1) o que

directamente el analito est ausente en la muestra.

Por este motivo, las muestras que resulten negativas en la determinacin

colorimtrica directa se sometern a un paso de preconcentracin mediante

extraccin en fase slida (EFS).

El proceso de preconcentracin se realiza en la etapa pre-analtica del PMQ y

se aplica con el objetivo de incrementar la concentracin de analitos antes del

ensayo para llegar a un nivel de concentracin ptimo. Este proceso puede llevarse a cabo mediante tcnicas de extraccin lquido-

lquido, microextraccin en fase lquida, extraccin en fase slida, microextraccin

en fase slida, entre otras.

La extraccin en fase slida (EFS) se basa en la particin de los compuestos

entre una fase lquida (muestra) y una fase slida (extractante o sorbente)

gobernada por fuerzas intermoleculares entre ambas fases. Los compuestos a ser

extrados deben tener mayor afinidad por la fase slida que por la matriz de la

muestra (fase lquida). La retencin puede involucrar fuerzas polares, no-polares,

de intercambio inico o interacciones de afinidad. El analito retenido es

posteriormente eludo con un pequeo volumen de solvente de elucin

proporcionando extractos altamente concentrados.

En otro casos, el proceso que involucra una EFS puede utilizarse para

eliminar compuestos interferentes y para acondicionar una muestra para un

posterior anlisis.

La preconcentracin de analitos sucede si el volumen de elucin es menor al

volumen original de muestra, de lo contrario slo sera un proceso de extraccin. El

factor de preconcentracin obtenido ser entonces la relacin entre el volumen del

eludo y el volumen original de la muestra.

Existen cuatro tipos de mecanismos para la extraccin en fase slida: fase

reversa, fase normal, intercambio inico y afinidad. La diferencia entre estos

mecanismos radica en las distintas interacciones posibles entre los grupos

funcionales de los analitos y los de la fase slida.

Observacin: Para la adquisicin de mayor conocimiento sobre este tema se

sugiere la lectura del apunte denominado: ETAPA PRE-ANALTICA:

TRATAMIENTO PREVIO DE LA MUESTRA EXTRACCIN EN FASE SLIDA.

Disponible en fotocopiadora y en la pgina web de la ctedra.

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ACTIVIDADES EXPERIMENTALES

9 Se evaluar la presencia de cido saliclico en dos muestras de agua (A y B) mediante una reaccin colorimtrica cuyo Lmite de Deteccin es de 2.0 mg L-1.

I. Anlisis Directo de cido saliclico en agua

Realizar los siguientes ensayos en tubos de ensayo

Tubo Blanco Testigo Muestra A Muestra B

Agua dest. 2 mL

Testigo C: 20.0 ppm 2 mL

Muestra A 2 mL

Muestra B 2 mL

Reactivo FeCl3 2 gotas 2 gotas 2 gotas 2 gotas

Interpretacin de los Resultados:

9 Ensayo negativo: la intensidad del color obtenido para la muestra debe ser similar a la del ensayo blanco.

9 Ensayo positivo: la intensidad del color obtenido para la muestra debe ser mayor a la del ensayo blanco y la coloracin debe ser similar a la del

testigo.

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II. Preconcentracin y Anlisis de cido saliclico en agua

Las muestras que resulten negativas en el anlisis directo se sometern a

un paso de preconcentracin mediante EFS aplicando un factor de preconcentracin

de 10.

Se utilizar un cartucho Oasis HLB que contiene 60 mg de sorbente y 6 mL

de capacidad. El sorbente del cartucho Oasis HLB es un copolmero compuesto por

dos monmeros, divinilbenceno (lipoflico) y N-vinilpirrolidona (hidroflico). Este

sorbente se utiliza para EFS en fase reversa, para analitos cidos, bsicos y

neutros. Dado que lo deseable es retener, en el sorbente, al analito de inters, el

pH de la muestra debe ajustarse para que la retencin sea ptima. Si el compuesto

de inters es cido o bsico, debe usarse un pH donde el compuesto no est

cargado.

Dado que el cido saliclico es un cido dbil con pKa 4.19 y para que su

carga sea nula, se utilizar agua destilada acidificada con HCl para obtener un pH

cercano a 4.20.

Protocolo para la etapa de preconcentracin y el anlisis

1. Acondicionamiento del cartucho: 2 mL etanol (EtOH).

2. Equilibrado: 2 mL agua destilada pH 4.20. Mediante solvatacin se prepara

al sorbente para que la interaccin con los analitos sea reproducible.

3. Carga de muestra: 20.00 mL de la muestra que result negativa en el

anlisis directa con FeCl3 (ver esquema). La velocidad de flujo debe ser lo

suficientemente lenta como para favorecer la interaccin del analito con el

sorbente. Para evitar el taponamiento del relleno es necesario que la

muestra est limpia, sin partculas ni materiales en suspensin y libre de

todo tipo de material interferente.

4. Lavado: 2 mL de agua destilada a pH 4.20. Elimina los compuestos no

deseados o retenidos dbilmente.

5. Elucin: 2 mL de Etanol (EtOH). El eluyente EtOH rompe las interacciones

entre el analito y el sorbente dejando retenidas las impurezas que no

pudieron eliminarse en el paso de lavado.

6. Colocar el eludo en un frasco de vidrio y realizar la evaporacin del EtOH

sobre una manta calefactora.

7. Resuspender el residuo con 2.00 mL de agua pH 4.20 y realizar la reaccin

de identificacin de cido saliclico agregando dos gotas de FeCl3.

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Testigo

El testigo empleado en este ensayo se preparar de la siguiente manera:

colocar en un frasco de vidrio 2 mL de una solucin testigo de 20 ppm de cido

saliclico disuelto en EtOH. Evaporar todo el contenido del frasco sobre una manta

calefactora. Una vez terminada la evaporacin resuspender el residuo con 2.00 mL

de agua destilada pH 4.20 y adicionar 2 gotas de FeCl3.

Blanco

El blanco empleado en este ensayo se preparar de la siguiente manera:

colocar en un frasco de vidrio 2 mL de agua destilada pH 4.20 y adicionar 2 gotas

de FeCl3.

Realizar la comparacin de la muestra con el testigo y el blanco y obtener

conclusiones.

Interpretacin de los Resultados:

9 Ensayo negativo: la intensidad del color obtenido para la muestra debe ser similar a la del ensayo blanco.

9 Ensayo positivo: la intensidad del color obtenido para la muestra debe ser mayor a la del ensayo blanco y la coloracin debe ser similar a la del

testigo.

Observacin: Un resultado negativo indica que no hay cido saliclico presente en

la muestra o que el factor de preconcentracin no fue suficiente para aumentar la

concentracin de analito en la muestra.

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