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PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

ESPECIALIZACIÓN EN ANÁLISIS QUÍMICO ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIÓN Y EMISIÓN ATÓMICA Presentado por: HARVEY BARCENAS FREDY MARTINEZ INFORME SOBRE DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE MERCURIO EN MUESTRA DE BAGRE PROCESADO POR ABSORCIÓN ATÓMICA EN DMA – 80 OBJETIVOS  

Determinar el contenido de mercurio en ppm de una muestra de bagre procesado. Evidenciar las ventajas y desventajas del uso del DMA – 80 para el análisis de mercurio en la muestra indicada.

MARCO TEÓRICO INTRODUCCIÓN El DMA – 80 (Direct Mercury Analizer) es un método de absorción atómica capaz de determinar mercurio en una variada gama de muestras con una sensibilidad de varios órdenes de magnitud, que funciona en muchos casos con un método nebulizador llamado arrastre por vapor frío, que también es específico para mercurio. Este método es muy versátil debido a que permite el uso de la muestra sin una preparación previa, sólo es necesario el peso y de esta manera se puede conocer la concentración directamente sin perder analito en el proceso de análisis, además, la precisión es muy alta y el tiempo de análisis solamente es de 6 minutos por muestra, por lo que puede ser usado para medir varias muestras con poco costo, tiempo y preparación. La aplicación del DMA – 80 es muy amplia; abarca bebidas, químicos, análisis clínicos, medio ambiente, cosméticos, petróleos, análisis de suelos, carbón. Posee un método validad por la EPA, US EPA method 7473 Determinación de mercurio en sólidos y soluciones por descomposición térmica - amalgamación y espectroscopia de absorción atómica. Todo aquello de acuerdo a la versatilidad del método. FUNDAMENTOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL DMA – 80 1. La muestra sólida o líquida son pesadas e introducidas en el DMA – 80 2. Las muestras se secan y descompuestas térmicamente por un flujo de oxígeno puro. Los procesos de descomposición de muestras llevan menos de cuatro minutos. La velocidad del flujo de oxígeno (pureza 99,95% grado analítico) que arrastra y descompone el analito es de

200ml/minuto 3. Los productos de la combustión son descompuestos en un lecho catalizador a temperatura máxima de 850°C 4. Los vapores de mercurio son atrapados por medio de oro formando una amalgama, la cual, se calienta para permitir la desabsorción del mercurio y permitir su cuantificación 5. La absorción espectrofotométrica del mercurio se lleva a cabo a una longitud de onda de 254 nm, con un ancho de banda de 9 nm y un detector de diodos de silicio. Calibración del DMA – 80 Dado que el DMA-80 tiene un sistema de dosificación de muestras, es posible medir varias muestras simultáneamente que van desde 0,5 ng hasta 500 ng; dada la diferencia en la cantidad de mercurio para los puntos en la construcción de la curva de calibración, es posible construir dos o tres curvas de calibración diferentes, permitiendo el análisis de un rango de mercurio bastante amplio; por otro lado, el límite de detección estándar es de 0,02 ng o 0,2 µg Hg/Kg muestra, el cual cambia dependiendo de la muestra analizada. ATOMIZACIÓN POR VAPOR FRIO Y AMALGAMACIÓN La técnica de vapor frío es un método de atomización aplicable únicamente a la determinación de mercurio, ya que es el único elemento metálico que tiene una presión de vapor apreciable a temperatura ambiente, en espectroscopia de absorción atómica, el mercurio es oxidado con HNO3 a Hg2+ y posteriormente tratado con un reductor fuerte (SnCl2 o NaBH4), el arrastre del mercurio se hace con argón. En el DMA – 80, la obtención de Hg es llevada a cabo por la descomposición térmica por oxígeno puro y posteriormente la amalgamación con oro, donde se obtiene el Hg atomizado, el cual, es analizado directamente. Esto trae varias ventajas con respecto al análisis por absorción atómica común de Hg: 1. Por la alta volatilidad de Hg, se puede perder muestra en la digestión con ácido, lo cual no es un problema en el DMA-80 ya que la corriente de oxígeno hace el arrastre de mercurio aprovechando esta propiedad. 2. El tiempo de análisis se reduce en gran medida, ya que se obtiene rápidamente el Hg en el DMA-80, en cambio, la reacción de reducción puede llevar a un equilibrio que no permite la recuperación de la totalidad de la muestra analizada. 3. El tipo de muestra analizada es muy variable en el DMA-80, lo cual es muy apreciado y beneficioso en su análisis comercial. 4. Hay una reducción de costos y menor generación de residuos, se reduce la posibilidad de contaminación con Hg que se volatilice en la atmósfera.

TRATAMIENTO ESTADISTICO CURVA DE CALIBRACION DE RANGO BAJO PARA LA DETERMINACION DE Hg EN BAGRE PROCESADO

C (ng Hg) = señal = Ŷi (Yi-Ŷi)² (Xi-Ẍi)² (Yi-Ÿi)² Xi Yi 0,5 0,134 1,060E-01 7,840E-04 1,27 0,0218 1 0,1357 1,840E-01 2,333E-03 0,39 0,0213 2 0,3668 3,400E-01 7,182E-04 0,14 0,0073 3 0,4895 4,960E-01 4,225E-05 1,89 0,0433 ∑ 6,5 1,126 1,126 3,877E-03 3,69 0,0936 Datos curva de calibración Pendiente (b)= 0,15594576 Intercepto (a)= 0,028088136 Coeficiente de determinación (R2)= 0,95855474 ̅ = 1,6 ̅= 0,2815000

CURVA DE CALIBRACION

curva de calibracion mercurio 0.6

0.5

y = 0.1559x + 0.0281 R² = 0.9586

señal

0.4

0.3

0.2

MUESTRA PROBLEMA SEÑAL= [VALOR DE X]26; ng Hg= [VALOR DE Y]

0.1

0 0

0.5

1

1.5

2

ng Hg

2.5

3

3.5

CALCULO DE RESULTADOS 1. DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE Y CON RESPECTO A X ∑ √

⁄

⁄

̂

√ ⁄

2. DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LA MUESTRA PROBLEMA

√

3. LIMITE DE DETECCIÓN ⁄

4. LIMITE DE CUANTIFICACIÓN

⁄

5. CALCULO DE LA CONCENTRACION DE Hg EN MUESTRA DE BAGRE PROCESADO Teniendo en cuenta que la cantidad de muestra tomada para el análisis fue de 12,56 mg y la cantidad en ng de Hg determinada por extrapolación en la curva de calibración es de 0,033 ng. La cantidad en ppm de Hg en la muestra de pescado está dada por:

ANALISIS DE RESULTADOS El método de determinación de mercurio por los métodos de vapor frio y amalgamación unidos en el equipo DMA-80 muestran ser muy certeros a la hora de la realización de cuantificaciones de Hg realizando un método sencillo de usar y muy rápido ya que la preparación de muestra no es necesaria. No obstante la curva de calibración usada presenta una alta dispersión que puede llegar a tratarse de problemas de preparación de los puntos de la curva de calibración debido a que el método al ser tan altamente selectivo por la amalgamación del Hg antes de entrar al detector evita las interferencias de tipo químico.

El resultado de concentración obtenido para la muestra de bagre es de 0,033 ng Hg resultado no fiable debido a que el límite de detección del método es de 0,8466 ng Hg por lo cual al tener que realizar extrapolación de la curva de calibración el resultado no es fiable para esta concentración y debido a lo lejos que se encuentra de los límites de detección y cuantificación se puede establecer que no se detecta Hg en la muestra de bagre procesado por este método. CONCLUSIONES 1. La concentración de mercurio en Bagre procesado no es detectable por medio de la determinación con el DMA – 80 debido a que no supera el límite de detección de la curva de realización realizada en la práctica, lo cual es de esperarse, ya que el bagre procesado es un producto alimenticio que por disposiciones ambientales debe tener concentraciones muy bajas de mercurio. 2. La curva de calibración devuelve un límite de detección más alto en comparación al límite teórico dispuesto en el marco teórico de 0,02 µg, debido a una dispersión en los puntos de la curva de calibración muy grande, lo que puede verse en el coeficiente de correlación lineal R2 = 0,9586. Dada esta situación, podemos decir que las

concentraciones de las diluciones y la preparación y disposición de las muestras dentro del DMA – 80 no fue realizada de la mejor manera y aporta error al método en esta práctica. 3. No cabe duda de la velocidad de análisis y versatilidad en el análisis de muestras sin una previa preparación, lo que permite una determinación práctica de mercurio en varios tipos de muestras con menos interferentes como en el método clásico de absorción atómica. BIBLIOGRAFIA    

HARRIS, Daniel C., ANALISIS QUÍMICO CUANTITATIVO. Editorial Reverté, tercera edición. Barcelona, España 2007. SKOOG, A. Douglas, PRINCIPIOS DE ANALISIS INSTRUMENTAL. Editorial Mc. Graw Hill, quinta edición. España 2001. MILESTONE Srl. DMA – 80 DIRECT ANALIZER OF MERCURY, aplication book PAGIO Stefano. TIPS AND TECHNIES FOR DMA – 80 OPTIMIZACION. DMA – 80 Product Manager. Revision 2/6