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• Giancarlos Josue Alvarez Aquino

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QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL Laboratorio N° 15 DETERMINACIÓN DE CONTENIDO DE ALCOHOL EN LA SANGRE POR CROMATOGRAFÍA DE GASES Informe Integrantes del grupo:   

Alvarez Aquino, Giancarlos Dominguez Saldívar, Estefany Mayorca Huanca Tatiana

Grupo: N° 1

Profesor: Ing. Ulises Quiroz Aguinaga

Sección: C-1- 5 - A

Fecha de realización: 22 de junio Fecha de entrega: 27 de junio

2018 – I

1. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL:  Determinar el contenido de alcohol en una muestra de suero bovino por cromatografía de gases.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Realizar el método de patrón interno preparando una serie de estándares de etanol de concentraciones conocidas añadiendo a cada estándar el estándar interno n-propanol para elaborar una curva de calibración.

 Hallar la concentración de alcohol en la muestra de suero bovino empleando la curva de calibración.

2. PARTE EXPERIMENTAL  PREPARACIÓN DE REACTIVOS

Preparación de solución Stock de Etanol 10 000 ppm. Diagrama de proceso:

Etanol  Transvasar a un matraz volumétrico de 1000 mL.  Enrasar con agua ultrapura hasta la marca.

Solución stock de Etanol 10 000 ppm

Preparación del estándar interno de n-propanol 10 000 mg/L.

Diagrama de proceso: n-propanol     

Colocar en un matraz volumétrico de 1000 mL. Enrasar con agua ultrapura hasta la marca. Diluir 1:50 la solución anterior. Colocar en un matraz volumétrico de 100 mL. Enrasar con agua ultrapura hasta 100 mL.

Estándar Interno n-propanol .

 PREPARACIÓN DE ESTÁNDARES PARA LA CURVA DE CALIBRACIÓN.

Conc. Inicial (mg/L) E1 E2 E3 E4 E5

10 000 10 000 10 000 10 000 10 000

Alícuota de etanol (mL) 2,0 5,0 8,0 10,0 15,0

Alícuota de npropanol (mL)

Vol. Final (mL)

Conc. Final (mg/L)

10,0 10,0 10,0 10,0 10,0

100 100 100 100 100

200 500 800 1000 1500

Tabla N° 1: Estándares de etanol con el estándar interno en distintas concentraciones.

10 000

𝑚𝑔 𝑚𝑔 × 𝑉1 = 200 × 100 𝑚𝐿 𝐿 𝐿 𝑽𝟏 = 𝟐 𝒎𝑳

10 000

𝑚𝑔 𝑚𝑔 × 𝑉1 = 500 × 100 𝑚𝐿 𝐿 𝐿 𝑽𝟐 = 𝟓 𝒎𝑳

10 000

𝑚𝑔 𝑚𝑔 × 𝑉1 = 800 × 100 𝑚𝐿 𝐿 𝐿 𝑽𝟑 = 𝟖 𝒎𝑳

10 000

𝑚𝑔 𝑚𝑔 × 𝑉1 = 1000 × 100 𝑚𝐿 𝐿 𝐿 𝑽𝟒 = 𝟏𝟎 𝒎𝑳

10 000

𝑽𝟏 = 𝟐𝟎𝟎𝟎 𝝁𝑳

𝑚𝑔 𝑚𝑔 × 𝑉1 = 1500 × 100 𝑚𝐿 𝐿 𝐿 𝑽𝟓 = 𝟏𝟓 𝒎𝑳

𝑽𝟐 = 𝟓𝟎𝟎 𝟎𝝁𝑳

Diagrama de proceso: 𝟐𝟎𝟎𝟎 𝝁𝑳 de solución estándar de Etanol 10 000 mg/L 

Colocar en un matraz volumétrico de 100 mL. 10 mL de n-propanol



Enrasar con agua ultrapura hasta la marca.



Hacer lo mismo con los demás estándares, sólo varía las alícuotas. Solución Estándar de Etanol 200 mg/L

 Preparación de la muestra de suero bovino. Diagrama de proceso:

Suero bovino  Matraz volumétrico de 100 mL. 1,0 mL de la solución de estándar interno npropanol.  Enrazar con la muestra de suero bovino hasta la marca. Muestra de suero bovino con concentración desconocida

 Condiciones:

- Se usó un cromatograma de gases Shimadzu GC-14APsF acoplado a FID. - Columna de acero inoxidable de 2 m x 1/8 in con una fase estacionaria de 10% de Carbowax 1500 en Chromosorb W 60-80 soporte. - Fase móvil de Helio (20-40 mL/min).. - Los gases detectores son Hidrógeno (30 mL/min) y Aire comprimido (240 mL/min) - La temperatura de la inyección, la columna y el detector son 175, 80 y 200 °C respectivamente.

3. RESULTADOS

Figura N° 1: Cromatograma de 1.5 mg/mL de estándar de etanol

En el cromatograma de la figura anterior se puede observar tiempos de retención de 0.389 y 0.6 min para el etanol y el n-propanol, respectivamente. Siendo el valor del RRT (tiempo de retención relativo) de 0.648.

Ambas gráficas descritas a continuación muestran una relación entre la concentración de etanol vs el área de pico y el radio de áreas (relación de área del etanol y el n-propanol), respectivamente:

-

Gráfico N° 1: Área de pico vs Concentración de etanol Realizando la prueba de t de student para ver si los datos presentan adecuada linealidad se tiene lo siguiente: 𝒕𝒄𝒂𝒍𝒄𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐 = 𝒕𝒄𝒂𝒍𝒄𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐 =

|𝒓|√𝒏 − 𝟐 √𝟏 − 𝒓𝟐

|𝟎. 𝟗𝟗𝟕𝟓|√𝟑 √𝟏 − 𝟎. 𝟗𝟗𝟓𝟐

𝒕𝒄𝒂𝒍𝒄𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐 = 𝟐𝟒. 𝟗𝟑𝟗𝟗 Para n-2 grados de libertad el valor de t tabulado al 99% es de 5.84. Como el t calculado sobrepasa al t tabulado, los datos presentan cierta linealidad y se aceptan.

Gráfico N° 2: Radio de áreas vs Concentración de etanol

𝒕𝒄𝒂𝒍𝒄𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐 = 𝒕𝒄𝒂𝒍𝒄𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐 =

|𝒓|√𝒏 − 𝟐 √𝟏 − 𝒓𝟐

|𝟎. 𝟗𝟗𝟗𝟖𝟗𝟗|√𝟑 √𝟏 − 𝟎. 𝟗𝟗𝟗𝟖

𝒕𝒄𝒂𝒍𝒄𝒖𝒍𝒂𝒅𝒐 = 𝟏𝟐𝟐. 𝟒𝟔𝟐𝟐

Para n-2 grados de libertad el valor de t tabulado al 99% es de 5.84. Como el t calculado sobrepasa al t tabulado, los datos presentan cierta linealidad y se aceptan.

4. DISCUSIONES DE RESULTADOS Se realizó un método para determinar alcohol en la sangre por cromatografía de gases. Los valores de los coeficientes de correlación son altos, estos se pueden ver respaldados en la prueba t de student, siendo el valor de t calculado muy alto frente al t tabulado. También, el uso del patrón interno hace que la linealidad de los datos se vea mejorada. Esto es, inicialmente se observa un valor de r = 0.9975 que luego mejora cuando se realiza la corrección a un r=0.9998. El cambio de valor de r es mínimo a simple vista, sin embargo esta pequeña variación puede generar múltiples beneficios como los que se mencionan a continuación: a) mejor límite de detección y de cuantificación, b) mejor sensibilidad y c) mejores límites de confianza. Además de que se observa cómo crece el valor del t calculado con los datos corregidos frente a los datos que aún no se encontraban corregidos (24.93 a 122.46). [𝟐] También, el uso del patrón interno favorece en la disminución de errores. En otras palabras, la señal de respuesta no es la del analito, sino la relación entre la señal del analito y de la especie de referencia. Esto último hace que se compensen todos los errores que influyen directamente al analito ya que un factor x afecta de igual manera al analito y al estándar interno (si es que se escoge correctamente) y por ende la relación entre estos no se verá afectada. [𝟑] Por otro lado, los picos observados se detectaron en el tiempo adecuado ya que el rango para el n-propanol es entre 0.60 y 0.75 min mientras que para el etanol es de 0.38 a 0.48 min, respectivamente. En la práctica los tiempos medidos fueron de 0.389 y 0.6 min para el etanol y el n-propanol. [𝟏]

5. CONCLUSIONES

Luego de realizada la experiencia se puede concluir lo siguiente:  Se realizó el análisis de cromatografía por el método de patrón interno, lo cual se preparó una serie de estándares de etanol de diferentes concentraciones, añadiendo a cada uno de ellos un estándar interno que es n-propanol y se obtuvo la curva de calibración: relación de áreas vs Concentración de etanol.  Se determinó el contenido de alcohol en una muestra de suero bovino, la cual se asemeja mucho a la sangre humana por cromatografía de gases. En el paper descrito, los estudiantes de la Universidad de California trabajaron con un cromatógrafo Shimadzu GC-14 APsF con un detector de ionización de llama (FID),  El método propuesto permite la detección confiable (respaldada en un alto valor del índice de correlación) de alcohol en la sangre de una manera rápida y eficaz, esto último se puede observar en los bajos tiempos en los que se observa el pico del analito.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [𝟏] Zabzdyr J. & Lillard S. (2001). Was the Driver Drunk? An Instrumental Methods Experiment for the Determination of Blood Alcohol Content. USA.: Journal of Chemical Education. Recuperado el 21 de junio de https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ed078p1225 [𝟐] Miller N., Miller J. (2002). Estadística y Quimiometría para Química Analítica. (4ta. Ed.) Madird: Prentice Hall. p. 49-55, 111-125 [𝟑] Skoog, D., Holler, J. & Crouch, S. (2008). Fundamentos de química analítica. (8va. Ed.) México: Cengage Learning. p.214