Presentacin de PowerPoint

RICHARD WALTER VILCA LAJOCODIGO: 09160100Anlisis de ZINC por absorcin atmica

Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera MetalrgicaINTRODUCCINCuando se desea analizar un metal a nivel de trazas, normalmente se utiliza una tcnica espectroscpica atmica; por ejemplo, la absorcin o la emisin atmica con llama. En este caso, la propiedad medida es la absorcin de la radiacin, a la longitud de onda adecuada, de los tomos presentes en el camino ptico, o bien la emisin de los tomos excitados en la llama.Para realizar un anlisis empleando la tcnica de absorcin atmica, la muestra (normalmente una disolucin) es introducida convenientemente en diferentes fuentes calorficas (generalmente una llama). Despus de la evaporacin del disolvente, la llama proporciona suficiente energa para disociar los enlaces qumicos y liberar tomos metlicos en estado fundamental que absorben radiacin electromagntica de una longitud de onda caracterstica en cada caso.La cantidad de radiacin absorbida a travs de la llama (camino ptico) ser proporcional a la cantidad de tomos del elemento presentes en la misma (Ley de Lambert-Beer).Metales presentes en el aguaLos metales presentes en el agua son diversos y generalmente contaminan los cuerpos de agua por la actividad humana, causando graves estragos al medio ambiente y a la poblacin en general, disminuyendo la ya reducida cantidad de agua para consumo humano ya existente.Las aguas procedentes de las industrias como la minera, la de recubrimientos metlicos, las fundidoras y otras ms, contaminan el agua con diversos metales. Por ejemplo las sales de metales como el zinc, el mercurio, la plata y el cadmio son muy toxicas para la flora y fauna terrestres y acuticas.Las sales solubles en agua de los metales pesados son muy toxicas y acumulables por los organismos que las absorben, los cuales a su vez son fuente de contaminacin de las cadenas alimenticias al ser ingeridos por uno de sus eslabones dentro de los cuales podra estar el hombre (procesos de bioacumulacin y biomagnificacin).El zincEn aguas naturales (ros y lagos) su concentracin oscila entre 0,86 y 200 gL-1 y entre 0,01 y 0,62 gL-1 para agua de mar, mientras que oscila entre0,1 y 1,7 gL-1 en partculas areas. se considera un elemento esencial, ya que participa en un gran nmero de enzimas presentes en el organismo, encontrndose en todos los tejidos y fluidos biolgicos. No obstante, una ingesta excesiva puede provocar efectos adversos sobre la salud.En el hombre los efectos adversos en la salud producidos por zinc pueden manifestarse por una gran variedad de sntomas, entre los que pueden citarse vmitos, diarreas, dolor abdominal, prdida de apetito, etc.Como se ha mencionado anteriormente, dado que el zinc se encuentra en todos los compartimentos medioambientales, su acumulacin a travs de la cadena alimentaria vendr provocada tanto por factores naturales como antropognicos. Entre los factores antropognicos, los ms importantes, destacan la produccin de aceros, las aguas residuales industriales y urbanas, los fertilizantes, insecticidas, fungicidas, cosmticos, pinturas, etc.

Espectroscopia de absorcin atmicaEl anlisis de metales es importante en diferentes reas; puede ser necesario determinar el contenido de metales en aguas de desecho para ver sus efectos en la contaminacin del rea en que se descargan, monitorear el contenido de metales pesados, alcalinos y alcalinotrreos en agua potable, en alimentos como carnes, leche, aceites, frutas, empacados, en productos en contacto con humanos como juguetes, lpices, anlisis de plomo en sangre, metales en tejidos humanos o de animales, etc. La absorcin atmica es una tcnica que ha demostrado su exactitud y eficiencia para estas determinaciones.El agua potable requiere del anlisis en niveles de concentracin muy bajos de metales pesados (Partes por billn o menores); es indispensable controlar que la calidad del agua de consumo humano no exceda los lmites permitidos de metales, y para este caso el uso de Absorcin Atmica sigue siendo la alternativa ms confiable y econmica

Absorcin de la radiacin

Cada especie molecular o atmica, puede absorber determinadas frecuencias caractersticas de radiacin electromagntica, lo que significa que parte de la radiacin electromagntica incidente es retenida por la especia molecular, disminuyendo as su intensidad.Este proceso, se describe por medio de la ley de Beer-Lambert, la cual indica cuantitativamente la forma en que el grado de atenuacin depende de la concentracin de las molculas absorbentes y de la longitud del trayecto en el que ocurre la absorcin.

Cuando la luz atraviesa un medio que contiene un analito, su intensidad disminuye debido a la excitacin del analito y entre mayor sea el trayecto recorrido por el haz de luz, mayor numero de molculas o tomos absorbentes habrn en el trayecto y por lo tato mayor ser la atenuacin.Segn la ley de Beer, la absorbencia es directamente proporcional a la concentracin de la especia absorbente c y a la longitud del trayecto b del medio de absorcin: A= abc

AtomizaCinLa atomizacin, es quiz la parte ms importante en la espectroscopia de absorcin atmica, puesto que es donde la muestra es convertida en tomos e iones en fase gaseosa.

Atomizador de llamaUn atomizador de llama consta de un nebulizador neumtico, que convierte la solucin de la muestra en una niebla o aerosol que posteriormente se conduce hasta un mechero.Por lo general se utiliza un mechero de flujo laminar, el cual proporciona llamas relativamente largas y estables. El gas a alta presin que se encuentra contenido en el aerosol, se mezcla con el combustible.El aerosol, fluye a una cmara de spray donde se encuentra con unas pantallas que retienen todo excepto las gotas ms finas. Parte de la muestra que es retenida por estas pantallas luego es drenada a un recipiente de desecho. El spray de la muestra se mezcla con el gas oxidante y el combustible para luego ser quemados en un mechero de ranura, el cual proporciona una llama con una altura entre los 5 y 10 cm.Una vez la muestra nebulizada es transportada a la llama, la desolvatacin de microgotas ocurre en la zona de combustin primaria, ilustrada en la figura 3. Las partculas solidas resultantes, luego llegan al centro de la llama donde se vaporizan y se convierten en tomos gaseosos, iones elementales y especies moleculares. Finalmente, los iones, tomos y molculas son conducidos al borde exterior de la llama, donde ocurre la oxidacin de los productos de la atomizacin antes de que se dispersen en la atmosfera.

experimentalAparatos y material - Espectrofotmetro de Absorcin Atmica Perkin-Elmer equipado con una lmpara de ctodo hueco de Zn. - 7 matraces aforados de 50 mL - 5 matraces aforados de 25 mL - 1 matraz aforado de 100 mL - 1 matraz aforado de 1000 mL

Determinacin de zincMethod for the Examination of Water and Wastewater. 21h Edition. Washington,2005, seccin 3030. D pagina 3-7

Digestin hcl-hno3: Seccin 3030fTransferir un volumen medido y bien mezclado de la muestra preservada con acido a un beaker o erlenmeyer. Agregar 2 mL de HNO3 1:1 y 10 mL de HCl 1:1 en una cabina de extraccin. Poner el beaker o erlenmeyer en una plancha de calentamiento y evaporar cuidadosamente hasta tener un volumen cercano a 25 mL, teniendo en cuenta que la muestra no debe ebullir y ningn rea en el fondo del contenedor debe secarse. Dejar enfriar. Lavar las paredes del erlenmeyer o beaker con agua libre de metales y transferir a un matraz volumtrico de 100 mL. Aforar con agua desionizada. Digestin hno3 : seccin 3030eHomogenizar la muestra previamente preservada y almacenada, mediante inversin del recipiente. Transferir una alcuota de 100mL de muestra a un erlenmeyer. Adicionar 5 ml de HNO3 concentrado y perlas de ebullicin. Evaporar hasta el ms bajo volumen posible (+/- 10-15 mL). De ser necesario, adicionar mas acido ntrico hasta que la digestin sea completa (no dejar secar la muestra durante la digestin).Preparacin de los estndaresSe tomaron 5 mL de la solucin madre de Zinc trazable a SRM de NIST {Zn (NO3)2 en HNO3 0,5mol/l.} Panreac de concentracin 1000 mg/L y se aforaron a 500 mL con agua destilada obtenindose una solucin de 10 mg/L. Posteriormente se prepararon los patrones adicionando con una bureta (de marca JMS Germany, clase A de 25 mL y una tolerancia de 0,03 mL), el volumen de la solucin estndar de zinc indicado en la siguiente tabla:

Consecutivamente, se les agreg 0,15 mL de acido ntrico concentrado a los patrones para luego ser aforados con una solucin de hierro de concentracin 0,3 mg/L.PatrnConcentracin(mg/L)Volumen deSolucin estndar a tomar (mL)Blanco0,000,010,050,520,101,030,151,540,202,050,303,060,505,070,808,081,0010,091,5015,0Preparacin de soluciones para verificacin de ZincPatrnConcentracin(mg/L)Volumen deSolucin estndar a tomarBlanco Bk0,00,0Estndar deconcentracin baja E.b(0,15 mg/l)0,151,5Estndar deconcentracin mediaE.m (0,8 mg/l)0,88,0Para la preparacin de cada uno de estos patrones, se tom el volumen correspondiente de solucin de zinc de concentracin 10 mg/L como lo muestra lasiguiente tabla:Posteriormente se agregaron 0,15 mL de acido ntrico concentrado para su conservacin y se aforaron a 100 mL con una solucin de hierro de concentracin0,3 mg/L.ENSAYOSLos ensayos fueron realizados en siete das diferentes.

Bajo las siguientes condiciones del equipo:

Flujo del gas: 1.8 L/min

Altura del quemador: 6mmTipo de llama: AireC2H2

Corriente de lmpara de Cobre: 6mA

Longitud de Onda Cobre: 324.8nm

Corriente de lmpara de Zinc: 10mA

Longitud de Onda Zinc: 213.9nm

Curvas de calibracin para la determinacin de Zinc

mg /L Zn0,050,100,150,200,300,500,801,00ensayo 10,02600,06450,09840,13800,20380,33260,51400,6138ensayo 20,04070,0770,1160,15060,2360,3630,54920,664ensayo 30,03440,07480,10880,14320,22360,35050,53160,6317ensayo 40,03790,06940,11280,13860,22670,34580,53340,6295ensayo 50,0390,08020,11360,14520,23120,37520,52660,6347ensayo 60,04120,07760,11650,15120,2310,35610,5230,6356ensayo 70,03580,06570,09960,13310,20320,31670,4850,5836

Resultados de mediciones estndares de blanco, de concentracin baja, media en mg/L de ZincEnsayoMetalBkEb 0.15 mg/lEm 0.8 mg/lPrimer ensayoZn-0,03860,12280,7826-0,03720,12430,7961Segundo ensayo-0,03480,13760,7427-0,03520,13740,7341Tercer Ensayo-0,02700,13000,7255-0,02720,12940,7256Cuarto ensayo-0,01940,14120,7024-0,02070,13670,6987Quinto ensayo-0,03520,13190,7355-0,03560,13540,7423Sexto ensayo-0,03020,13630,7229-0,03100,13660,7442Sptimo Ensayo-0,02090,12840,7020-0,02070,12900,7096Mximo-0,01940,14120,7961Mnimo-0,03860,12280,6987Media-0,02960,13260,7332Desviacin estndar0,00690,00550,0285%CV-23,32284,12583,8928ZnError RelativoEb (0,15 mg/L)Error RelativoEm (0,8 mg/L)Ensayo 1-18,1333-0,02175-17,1333-0,00488Ensayo2-8,26667-0,07163-8,4000-0,08238Ensayo3-13,3333-0,09313-13,7333-0,0930Ensayo 4-5,86667-0,1220-8,86667-0,12663Ensayo 5-12,0667-0,08063-9,73333-0,07213Ensayo 6-9,13333-0,09638-8,93333-0,06975Ensayo 7-14,4000-0,1225-14,0000-0,1130Media-11,571421-0,0836Resultados mediciones de muestras naturales en la determinacin deZincEnsayoMetalM1 332-2M2 322-1Primer ensayoZn-0,0550-0,0173-0,0540-0,0173Segundo ensayo-0,01550,0012-0,01620,0015Tercer Ensayo-0,01660,0057-0,01740,0054Cuarto ensayo-0,02730,0021-0,02750,0024Quinto ensayo-0,0210-0,0075-0,0207-0,0075Sexto ensayo-0,0267-0,0044-0,0270-0,0046Sptimo Ensayo-0,01670,0046-0,01690,0045Mximo-0,01550,0057Mnimo-0,0550-0,0173Media-0,0256-0,0022Desviacin estandar0,01310,0078%CV-51,0237-351,7807M1: Muestra natural para ver efectos en la matriz real. (Agua Cruda. 332-2) M2: Muestra natural para ver efectos en la matriz real. (Agua Tratada. 322-1) Comparacin entre mtodos de digestinEl laboratorio dependiendo del tipo de muestra escoger la metodologa de digestin ms apropiada.Realizando un anlisis de los valores de absorbancias en el transcurso de la validacin para los estndares de la curva de calibracin, se determin que las absorbancias permanecen relativamente constantes en el tiempo. Por consideraciones del laboratorio se realizaran curvas de calibracin cada vez que se realice una medicin de muestras.PrecisinObservando los resultados obtenidos en la etapa de validacin, se deduce que la precisin de repetibilidad del mtodo es adecuada, por cuanto el coeficiente de variacin obtenido para los estndares de 0,15; 0,8; 1,2; Zn mg/L fueron menores del 5,0% y los coeficientes de variacin obtenidos durante la validacin de todas las muestras adicionadas con concentraciones de 0,2 0,8 y 1,2 mg Zn/L fueron menores del 5% LinealidadCada uno de los ensayos de Zn presenta coeficientes de regresin superiores a 0,99, al observar cada una de las), no se observan puntos anormales dentro de cada una de las curvas.Al observar el porcentaje de concordancia entre el valor real y el estndar calculado en la curva, se observan valores cercanos al 100%. Limite de deteccinZn: Tomando como referencia la desviacin estndar de una muestra natural, adicionada con un valor de 0,2 mg/L (s= 0,0097)

LD= 0 + 3,3 sBFEl valor del lmite de deteccin para el Zn es: 0,03281 mg Zn/L

Un valor 100 veces menor al requerimiento de la resolucin 2115/2007 el cual estipula el valor mximo permitido como 3 mg Zn/L

Limite de CuantificacinZn: Tomando como referencia la desviacin estndar de una muestra natural, adicionada con un valor de 0,2 mg/L de Zn (s= 0,0097)

LD= 0 + 10 sBFEl valor del lmite de Cuantificacin para Znes: 0,097 mgZn/L Conclusionesse puede concluir que tanto el mtodo de extraccin de HNO3 como el de HCl-HNO3 son apropiados para el anlisis Zinc por el mtodo de espectroscopia de absorcin atmica de llama, sin embargo se prefiere el mtodo de HNO3 debido a su facilidad, el uso de menor cantidad de reactivos y el menor tiempo requerido para el anlisis.

La espectroscopia de absorcin atmica de llama, result ser un mtodo conveniente para la determinacin de Cobre y Zinc en agua cruda y potable puesto que ofrece limites de deteccin significativamente menores a los valores que la Resolucin 2115 de 2007 considera como aceptables. Adems, es un mtodo relativamente rpido y presenta buena exactitud

De acuerdo a los %CV obtenidos para cada muestra, se puede decir que la repetibilidad fue buena ya que la variacin en los resultados obtenidos en das diferentes no es significativa.

Los estndares de Cobre y Zinc presentaron una adecuada estabilidad al ser conservados a un pH menor que 2 y a una temperatura de 4 C en recipientes de plstico.

Aunque este mtodo presenta bajos lmites de deteccin y de cuantificacin, el coeficiente de variacin aumenta en muestras de concentracin baja de Cobre o Zinc.RECOMENDACIONESEs importante que la temperatura utilizada para la digestin de las muestras no sea muy alta para evitar la ebullicin de las mismas y la rpida evaporacin, adems es propicio utilizar erlenmeyers o recipientes lo suficientemente grandes para evitar que la muestra se derrame, de no contar con este tipo de materiales, se puede utilizar un vidrio de reloj para impedir la salida del liquido. Se debe tener en cuenta la importancia de lavar todo el material de vidrio que se va a utilizar durante el procedimiento y los recipientes en los que se van a conservar la muestra, con agua desionizada y acido ntrico al 10%. Se recomienda que los intervalos de tiempo entre cada medicin de las muestras sea de un da, sin embargo se puede dar un tiempo de mximo 3 das en el caso de ser un fin de semana. Se deben correr como mnimo 7 ensayos en 7 das diferentes para garantizar un buen anlisis estadstico y comprobar que el mtodo funciona adecuadamente. De acuerdo a los datos de precisin, repetibilidad, robustez, limites de cuantificacin y deteccin, se recomienda al laboratorio incluir el anlisis de Zn y Cu por espectrofotometra atmica de llama, dentro del alcance de su acreditacin ante la ONAC, previo calculo de incertidumbre.

BIBLIOGRAFIAVALIDACIN DEL MTODO DE DETERMINACIN DE COBRE Y ZINC POR ESPECTROSCOPIA DE ABSORCIN ATMICA DE LLAMA EN AGUA CRUDA Y TRATADA PARA EL LABORATORIO DE ANLISIS DE AGUAS Y ALIMENTOS DE LA UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRAVEGA ARCINIEGAS PAULINA VLEZ VALENCIA FACULTAD DE TECNOLOGAS ESCUELA DE QUMICA PEREIRA (RISARALDA) 2011

EURACHEM. (2005). Gua de Laboratorio para la Validacin Mtodos y Temas Relacionados. Mtodos Analticos Adecuados a su Propsito. pp. 69.

DULSKI, T. (1996). A Manual for the Chemical Analysis of Metals: RMNL25.ISBN-EB: 978-0-8031-4532-0. pp. 158 167

EATON, A.D. CLESCER, L.S. GREENBERG, A.E. (2005). Standard Methods for the examination of water & waste wear. American Public Health Association. Washington, DC 20001-3710, 21st edition. pp. 3-4 3-10.