CARACTERIZACIÓN DE LAS INFUSIONES UTILIZADAS COMO TÉ
Transcript of CARACTERIZACIÓN DE LAS INFUSIONES UTILIZADAS COMO TÉ
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
CARACTERIZACIÓN DE LAS INFUSIONES UTILIZADAS COMO TÉ
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO QUÍMICO INDUSTRIAL
P R E S E N T A
Sánchez Peláez Adriana
ASESOR: M. en C. María Elena Jiménez Vieyra
MÉXICO D.F., Enero 2010
AGRADECIMIENTOS
Esta tesis está dedicada a mis padres, a quienes agradezco de todo
corazón, por su apoyo, amor, cariño y comprensión, de no ser por ellos,
no estaría aquí, siempre los llevo conmigo.
Agradezco a mi hermana, por su apoyo y compañía, sé que cuento con
ella siempre.
Agradezco a Dios por haberme dado oportunidad de llegar hasta aquí,
en compañía de las personas que más quiero.
Les agradezco a los amigos y compañeros que hicieron más ameno
todo este tiempo de preparación.
A todos los profesores que han servido de guía en mi preparación, se
los agradezco de todo corazón.
Gracias por darme la oportunidad de prepararme para un futuro para mi
vida.
RECONOCIMIENTOS
Al Instituto Politécnico Nacional.
La institución que me brindó la oportunidad de prepararme
profesionalmente.
A la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias
Extractivas.
Por haberme enseñado lo que vale el esfuerzo, la dedicación, el trabajo
de todos lo días y noches, y velo recompensado al final.
A la profesora María Elena Jiménez Vieyra y los profesores de la
academia de Química Analítica.
Por haber contribuido en la elaboración de este proyecto de tesis, por
sus observaciones y consejos.
GGRRAACCIIAASS..
i
CONTENIDO
PÁGINA CONTENIDO i INDICE DE FIGURAS ii INDICE DE TABLAS iii RESUMEN v IINTRODUCCIÓN vi CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES. 1 1.1 Espectrometría de absorción atómica. 4 1.1.1 Conceptos teóricos y definiciones de espectrometría de
absorción atómica.
4 1.1.2 Instrumentación de la absorción atómica. 12 1.1.3 Control de interferencias analíticas. 24 1.2 Espectroscopia de Infrarrojo. 30 1.2.1 Aspectos fundamentales. 30 1.2.2 Espectrofotómetro de IR y su instrumentación. 35 1.2.3 Preparación de muestras. 40 1.2.4 Interpretación de espectros. 41 1.2.5 Aplicaciones analíticas. 42 1.3 Compuestos antioxidantes naturales. Polifenoles. 44 1.3.1 Composición y características de los polifenoles. 45 1.3.2 Clasificación de los polifenoles vegetales. 47 1.3.3 Distribución de los polifenoles en las plantas. 50 1.3.4 Propiedades terapéuticas de los polifenoles. 51 CAPITULO 2. METODOLOGÍA. 54 2.1 Análisis del contenido de metales pesados en las infusiones de
hierbas por absorción atómica.
59 2.1.1 Materiales. 59 2.1.2 Preparación de muestras. 60 2.1.3 Método de espectrometría de absorción atómica por flama. 62 2.2 Caracterización de las variedades de infusiones en el infrarrojo medio. 63 2.2.1 Materiales. 64 2.2.2 Método espectrometría de infrarrojo medio. 64 2.3 Detección de compuestos fenólicos. 65 CAPITULO 3. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS. 67 3.1 Análisis de resultados de los estudios practicados a las infusiones. 67 3.1.1 Resultados de análisis del contenido de metales pesados por
absorción atómica. 67
3.1.2 Resultados del análisis de la caracterización de las variantes de Infusiones en el infrarrojo medio.
85
CONCLUSIÓN 105 RECOMENDACIONES 108 BIBLIOHEMEROGRAFÍA 109 ANEXOS 114 GLOSARIO 146
ii
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA TABLA 1.1 Elementos que forman algunas lámparas de cátodo hueco 16 1.2 Temperaturas de flama para diversos tipos de mezclas 25 1.3 Zonas espectrales infrarrojas 31 1.4 Intervalo de frecuencias y tipos de vibraciones características de los grupos
funcionales 44
1.5 Concentración de estándares requeridos en la calibración del espectrofotómetro de absorción atómica 61
1.6 Longitud de onda especifica para la determinación de los elementos traza 63 1.7 Condiciones de operación para la determinación de Cu 69 1.8 Condiciones de operación para la determinación de Pb 70 1.9 Condiciones de operación para la determinación de Ni 71 1.10 Condiciones de operación para la determinación de Zn 72 1.11 Condiciones de operación para la determinación de Fe 73 1.12 Absorbancias de las infusiones analizadas 74 1.13 Concentraciones de Cobre en las infusiones analizadas 76 1.14 Concentraciones de Zinc en las infusiones analizadas 77 1.15 Concentraciones de Níquel en las infusiones analizadas 77 1.16 Concentraciones de Hierro en las infusiones analizadas 78 1.17 Concentraciones de Plomo en las infusiones analizadas 78 1.18 Concentraciones totales de los metales traza en la muestra 80 1.19 Interpretación del espectro IR del Té Verde 88 1.20 Interpretación del espectro IR de Jamaica 90 1.21 Interpretación del espectro IR de Boldo 92 1.22 Interpretación del espectro IR de Limón 94 1.23 Interpretación del espectro IR de Árnica 96 1.24 Interpretación del espectro IR de Abango 98 1.25 Interpretación del espectro IR de Samadhi 100 1.26 Interpretación del espectro IR de Manzanilla 102 1.27 Interpretación del espectro IR de Coca 104
iii
ÍNDICE DE FIGURAS PÁGINA FIGURA 1.1 Espectro electromagnético 1 1.2 Proceso de excitación de un electrón y emisión de luz 5 1.3 Transiciones electrónicas a una longitud de onda especifica 5 1.4 Proceso de absorción del átomo 6 1.5 Técnicas analíticas 7 1.6 Proceso de absorción atómica 8 1.7 Curva de calibración. Ley de Beer 10 1.8 Dispositivos básicos de un espectrofotómetro de absorción atómica 12 1.9 Componentes de un espectrofotómetro de absorción atómica de un haz 13 1.10 Lámpara de cátodo hueco o fuente. 14 1.11 Proceso de la lámpara de cátodo hueco 14 1.12 Espectrofotómetro de absorción atómica de doble haz 17 1.13 Monocromador 18 1.14 Un monocromador de alta dispersión permite el uso de hendiduras más
que permitan el mayor uso de intensidad de la lámpara 19
1.15 Ángulo del haz de luz en la rejilla 20 1.16 Sistema del quemador para una muestra previamente preparada 21 1.17 Curva de calibración del Plomo 23 1.18 Método de adición de estándares 27 1.19 Método de corrección de línea de fondo 28 1.20 Sistema de corrección de línea de fondo con fuente continúa 29 1.21 Vibraciones en la IR 33 1.22 Estructura general de los componentes fenólicos 46 1.23 Estructura del flavonol (a) 49 1.24 Estructura del flavonol (b) 49 1.25 Estructura de los antocianos 49 1.26 Estructura de los taninos 50 1.27 Curva de calibración del Cu 69 1.28 Curva de calibración del Pb 70 1.29 Curva de calibración del Ni 71 1.30 Curva de calibración del Zn 72 1.31 Curva de calibración del Fe 73 1.32 Ejemplo de obtención de la concentración de Cu, con una absorbancia
de 0.002 76
1.33 Gráfica comparativa de las concentraciones de Cu en las muestras analizadas 81
1.34 Gráfica comparativa de las concentraciones de Zn en las muestras analizadas 82
1.35 Gráfica comparativa de las concentraciones de Ni en las muestras analizadas 83
1.36 Gráfica comparativa de las concentraciones de Fe en las muestras analizadas 84
1.37 Gráfica comparativa de las concentraciones de Pb en las muestras analizadas 85
1.38 Espectro infrarrojo del Té verde 87 1.39 Espectro infrarrojo de Jamaica 89 1.40 Espectro infrarrojo de Boldo 91
iv
1.41 Espectro infrarrojo de Limón 93 1.42 Espectro infrarrojo de Árnica 95 1.43 Espectro infrarrojo de Abango 97 1.44 Espectro infrarrojo de Samadhí 99 1.45 Espectro infrarrojo de Manzanilla 101 1.46 Espectro infrarrojo de Coca 103
RESUMEN
v
RESUMEN
El té es una bebida milenaria de origen asiático, cuyas cualidades se obtienen de la planta
que se extrae. La leyenda más aceptada sobre su origen hasta el momento ubica a China
como el país donde se inicio el consumo de éste. En la antigüedad el término té se refería
únicamente al líquido resultante del proceso de extracción de las sustancias solubles de
las hojas del árbol conocido como té silvestre (Camelia Sinensis), utilizando agua a una
temperatura cercana a su punto de ebullición; con el paso del tiempo la expresión se
generalizó hasta el punto en que se emplea para hacer referencia al uso de otras plantas.
El procedimiento con que se logra separar las propiedades de la planta para poder
obtenerlas disueltas en agua es un proceso de extracción cuyo producto es denominado
de forma general como infusión. La extracción de los componentes tanto del té verde
como las otras infusiones se obtiene de un 80 a 90% cuando se deja en el agua caliente
en los 5 minutos iniciales de reposo
Como resultados se obtuvieron que las muestras más balanceadas en cuanto al contenido
de metales traza entre los esenciales importantes se registró la presencia de Zinc que se
encontró en las infusiones comerciales de: jamaica, el té verde, y la infusión de samadhi.
Las infusiones que presentan las vibraciones correspondientes al anillo aromático
característico de los polifenoles se presentan en las siguientes bandas: el O-H del polifenol
a 3200 cm-1, el doble enlace del aromático de la vibración C=C en promedio de 1600 y
1500 cm-1 son: té verde, jamaica, boldo, limón, árnica, abango y samadhi; otros grupos
funcionales que acompañaron a estas infusiones fueron: el grupo carbonilo cuya vibración
de C=O se encontró en promedio a 1700 cm-1 acompañado por la vibración de C-O
alrededor o entre 1100 a 1200 cm-1, al relacionar estas dos ultimas vibraciones se llegó a
la conclusión que se trata del grupo funcional de un éster que se comprueba por el olor
característico de cada infusión.
La infusión de coca y la de manzanilla reportan en su espectro grupos funcionales de una
amina secundaría que se caracteriza por una banda en forma de pico alrededor de 3200
cm-1 en promedio, la infusión de manzanilla, presenta la banda de los polifenoles, sin
embargo la infusión de coca es la única carece de dichos compuestos y presenta
vibraciones C=C que corresponden a un alqueno alifático en la banda de 1640 cm-1.
INTRODUCCIÓN
vi
INTRODUCCIÓN
A través de la historia de nuestro país se han recopilado un sin número de conocimientos
sobre la medicina natural conocida como herbolaria, los cuales han pasado de generación
en generación, la tradición influye en las costumbres de la población, la cual ingiere
algunas infusiones de manera rutinaria cuyas propiedades repercuten de manera benéfica
en la salud humana, en la actualidad se ha desatado un gran interés en esta rama del
naturismo, debido a los efectos secundarios que brinda el consumo de las bebidas
originadas de estas plantas. Sin embargo, la información que sustenta dichas propiedades
es insuficiente e inclusive limitada para la gran variedad de hierbas utilizadas con este fin.
La tendencia al consumo de las infusiones utilizadas como té encierra múltiple ventajas:
en el aspecto económico, debido al bajo costo que implica la adquisición de la hierba, ya
sea procesada o instantánea y la forma natural; en el aspecto ideológico, ya que cada vez
más se crea una consciencia de adoptar modos de vida naturales en ciertos sectores de la
población, siendo en otros la única posibilidad del acceso a algún tratamiento curativo, en
el aspecto científico, ya que a través del estudio de las plantas es posible encontrar el
principio activo y de esta manera obtenerlo para el procesamiento y elaboración de
medicamentos más precisos.
Es bajo estas circunstancias que se ha realizado una caracterización de algunas muestras
de infusiones naturales y comerciales más frecuentemente utilizadas en la población
mexicana para estudio y comparativa, para lo cual se ha recurrido al análisis de metales
pesados contenidos en las infusiones elaboradas, para encontrar la influencia de dichos
elementos traza en los efectos benéficos que brinda la ingesta de estas bebidas, y de esta
manera descartar la toxicidad en su consumo, complementando con el uso de la técnica
de espectrofotometría infrarroja con el fin de identificar los grupos funcionales de los
componentes químicos presentes en cada una de las hierbas utilizadas, tanto en muestras
de procedencia natural como industrializadas, a manera de asociar algunas de las
propiedades a los grupos funcionales encontrados en las infusiones.
El té verde es reconocido por sus aportaciones a la salud humana, es debido a esto que
se ha retomado como punto de comparación con respecto al resto de las muestras
analizadas; ya que es famoso por todo el mundo desde hace muchos años se promueve
INTRODUCCIÓN
vii
su consumo y su adquisición es en definitiva más elevada con respecto al resto de las
infusiones consumidas en nuestro país. El contenido de compuestos antioxidantes
naturales llamados polifenoles en esta planta es muy conocido, debido al efecto de retardo
del envejecimiento de las células; se ha descubierto que estos compuestos se encuentran
en mayor cantidad en las frutas con una tonalidad rojiza como en la fresa y el vino. Por
esta razón se contempla la posibilidad de la presencia de estas substancias en la infusión
de Jamaica; y en las infusiones más utilizadas como la de limón, manzanilla, canela para
reconocer la presencia de estas sustancias, además de realizar el mismo estudio a
infusiones con un consumo menor, pero a las cuales atribuyen otras propiedades, y en
algunos casos observar el comportamiento de las muestras compuestas por varias
hierbas en diferentes proporciones.
El proceso de extracción de los compuestos solubles contenidos en las plantas consta de
los siguientes pasos:
a) Preparar la mezcla correspondiente de la parte de la planta de la que se requiere la
infusión (ya sean hojas, tallo, flores o raíz) con el agua.
b) Separación del extracto de la planta de la solución resultante de la mezcla
preparada.
c) Dilución del exceso del concentrado generado en los residuos de la planta utilizada.
d) Separación del precipitado formado en la segunda solución.
Sin embargo, este líquido puede ser analizado para determinar los diferentes tipos de
compuestos solubles adquiridos de las plantas. El objetivo principal de este trabajo es dar
a conocer la caracterización de algunas muestras de infusiones utilizadas como té cuyo
consumo es frecuente entre la población de México, así como sus posibles ventajas en la
salud humana respaldadas por la identificación de los grupos funcionales de los
compuestos químicos que contengan. Para la realización del presente estudio se requirió
del uso de técnicas analíticas tales como la espectrofotometría de absorción atómica y la
espectrofotometría de infrarrojo medio; además de consultar los beneficios del contenido
de metales pesados en los alimentos ingeridos por el hombre y las propiedades de los
compuestos químicos antioxidantes en la salud.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
1
CAPÍTULO I
ANTECEDENTES
La energía puede presentarse como onda o bien, como fotón. Un fotón puede
manifestarse con diferentes energías lo que constituye el espectro electromagnético. En la
Figura 1.1 se observa la división del espectro electromagnético realizada arbitrariamente
por los científicos, según un criterio instrumental.
Figura 1.1 Espectro electromagnético. [16]
Toda la radiación electromagnética está relacionada con la energía de los fotones, a
través de su frecuencia o longitud de onda. La materia absorbe o emite esta radiación
cuánticamente, es decir, usa estos paquetes de energía para pasar desde un estado basal
a otro excitado o viceversa. La igualdad matemática que describe esta relación es:
vh ⋅=ξ ec. (1)
Donde:
ξ : Es la energía de la radiación que en este caso corresponde a la de un solo fotón y
está expresada en calorías.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
2
h : Es la constante de Planck, que tiene un valor de 1,58x10-34 cal-s.
v : Corresponde a la frecuencia de esa radiación expresada en hertz o s-1.
La energía de radiación es calculada refiriéndose a la energía absorbida por una mol de
moléculas, por lo que la ec. (1) debe ser multiplicada por el número de Avogadro (N) o el
número de moléculas que se encuentra en una mol de cualquier sustancia química, el
valor de dicha constante es 6.023 x 10 23 moléculas por mol.
vhNNE ⋅⋅=⋅= ξ ec. (2)
La frecuencia v también está relacionada con la longitud de onda λ de la radiación
mediante la igualdad:
λcv = ec. (3)
Donde:
c : Es la velocidad de la luz con un valor de 3x1010 cm/s.
Por lo tanto la longitud de onda está expresada en unidades de longitud. Así, cada fotón
tendrá asociada una frecuencia y una longitud de onda. Al sustituir la expresión ec. 3 en la
ec. 1 se obtiene:
λξ ch ⋅= ec. (4)
Y por mol tenemos que la energía es:
λξ chNNE ⋅⋅=⋅= ec. (5)
En la primera igualdad, la frecuencia de la radiación es directamente proporcional a la
energía; mientras que en la segunda igualdad, la longitud de onda de una radiación es
inversamente proporcional a la energía de aquella radiación.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
3
Para cada tipo de energía, hay un diferente tipo de detector que cubre un pequeño rango
del espectro electromagnético. Los rayos cósmicos son detectados entre una longitud de
onda de 10-12 y 10-10 cm. Esta radiación es una de las más fuertes, y de ahí es que su
longitud de onda sea tan pequeña. A su vez los rayos X entre 10-8 y 10-6 cm. La luz visible,
que es la que captan los ojos, está comprendida en un pequeño rango del espectro
electromagnético, es decir, con longitudes de onda entre 3,8x10-5 y 7,8x10-5 cm.
El estudio de la interacción entre los diferentes tipos de radiación y la materia se llama
espectrometría, y el gráfico que describe la intensidad de esta interacción se llama
espectro. De dichos gráficos puede obtenerse una enorme cantidad de información sobre
la estructura de la materia.
Para los químicos orgánicos, existen dos tipos particulares de espectrometría que son
especialmente útiles. Estas son, las de resonancia magnética nuclear y la de infrarrojo. La
primera tiene su ámbito en la región de las microondas y la segunda en la región del
infrarrojo medio, es decir, entre los 2,5x10-4 y 2,5x10-3 cm.
Los espectros infrarrojos se expresan en unidades de longitud de onda con números
fáciles de manejar, es decir micrómetros (μm) o en unidades llamadas número de ondas,
definida como el número de ondas que habría en una unidad de longitud.
Por definición se tiene que si U es el número de ondas por centímetro, entonces:
λ1U = ec. (6)
La relación que hay entre el número de ondas U (cm-1) y la longitud de onda de una de las
señales del espectro (micrómetros) puede obtenerse al transformar los micrómetros a
centímetros. Así, si la posición de una absorción (longitud de onda) que está expresada en
micrómetros, (un micrómetro equivale a 10-4 cm), entonces, la relación que hay entre estas
dos unidades es [1]:
cm4101U −⋅
=λ ec. (7)
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
4
Es decir:
[ ]1410U −−
= cmλ ec. (8)
1.1 ESPECTROMETRÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA
La espectrometría de absorción atómica ha brindado tres técnicas para el uso analítico: la
emisión atómica, absorción atómica, y la fluorescencia atómica. Para poder llevar a cabo
estas técnicas es necesario entender el lugar que ocupa el átomo y el proceso involucrado
en cada una de ellas.
1.1.1 Conceptos teóricos y definiciones de espectrometría de absorción atómica
Para adentrarse en la espectrometría de absorción atómica se requiere retomar algunos
conceptos de química básica que ayudaran a la comprensión de los fundamentos de
espectrometría de absorción atómica que a continuación se presentan.
El átomo y la espectrometría atómica. El átomo se compone de un núcleo rodeado por
los electrones. Cada elemento tiene un número específico de electrones que son
asociados con el núcleo atómico en una estructura orbital que es única para cada
elemento. Los electrones ocupan las posiciones orbitales con cierto orden conocido,
siendo de manera predecible el lugar de su ubicación. La energía más baja, la
configuración electrónica más estable de un átomo, conocido como estado basal, es la
configuración orbital normal para un átomo. Si se aplica energía con una magnitud
correcta a un átomo, la energía será absorbida por este, y un electrón ubicado en la capa
exterior se promoverá a una configuración menos estable o a un estado excitado. Como
este estado es inestable, el átomo requiere inmediatamente y de manera espontánea
regresar a su configuración del estado basal. Los electrones retornaran a su posición
inicial estable en el orbital, y la energía radiante emitida equivalente a la cantidad de
energía absorbida en el proceso de la excitación. El proceso se ilustra en la Figura 1.2,
donde la excitación se produce proporcionando energía en el Paso 1; el proceso de
decaimiento se observa en el Paso 2, donde se involucra la emisión de luz, la cual ocurre
espontáneamente.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
5
Figura 1.2. Proceso de excitación de un electrón y emisión de luz. [BEATY]
La longitud de onda de la energía radiante emitida se relaciona directamente a la
transición electrónica que ha ocurrido. Desde que cada elemento tiene una estructura
electrónica única, la longitud de onda de luz emitida es una propiedad única de cada
elemento individual. Como la configuración orbital de un átomo grande puede ser
compleja, hay muchas transiciones electrónicas que pueden ocurrir, cada transición es
resultado de la emisión a una longitud de onda característica de la luz, como se muestra
en la Figura 1.3.
Figura 1.3. Transiciones electrónicas a una longitud de onda especifica. [BEATY]
Este proceso de excitación y su regreso al estado basal (estado a tierra) se utiliza en los
tres campos de la espectrometría atómica; es decir, la energía absorbida o emitida en los
procesos de excitación y decaimiento se midió y utilizó para procesos analíticos.
En la emisión atómica, una muestra se sujeta a una energía alta, en un ambiente térmico
para generar la excitación de los electrones de valencia, que sean capaces de emitir una
luz. La fuente de energía externa utilizada puede ser eléctrica, una flama o más
recientemente un plasma. El espectro de la emisión de un elemento expuesto a una fuente
de energía tal consiste en una colección de las longitudes de onda de la emisión que se
capta, la emisión es normalmente llamada línea, debido a la naturaleza discreta de las
longitudes de onda emitidas. Este espectro de la emisión puede usarse como una
(1) Energía +
Estado basal del átomo
Estado excitado del
átomo
(2)
Estado basal del átomo
Estado excitado del
átomo
+
λ
Energía luminosa
EXCITACIÓN DECAÍMIENTO
(1) Energía +
Estado basal del átomo
Estado excitado del
átomo
(2)
Estado basal del átomo
Estado excitado del
átomo
+
λ
Energía luminosa
EXCITACIÓN DECAÍMIENTO
Estado excitado
Estado basal
EXCITACIÓN
Estado excitado
Estado basal
EMISIÓN
λ3
λ2
λ1
Energía luminosa
Estado excitado
Estado basal
EXCITACIÓN
Estado excitado
Estado basal
EMISIÓN
λ3
λ2
λ1
Energía luminosa
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
6
característica única para la identificación cualitativa del elemento. Por lo que esta técnica
es ampliamente utilizada en el análisis “cualitativo”, también puede usarse para determinar
la cantidad del elemento presente en una muestra, es decir en análisis “cuantitativos”,
donde la intensidad de luz emitida a la longitud de onda de un elemento determinado es
moderada. La intensidad de la emisión a esa longitud de onda será mayor cuando el
número de átomos presente en el analito aumente.
La técnica de fotometría de flama es una aplicación de emisión atómica para el análisis
cuantitativo.
Si la luz solo se emite a la longitud de onda de un átomo libre, este puede absorber la luz y
entrar a un estado excitado, en un proceso conocido como absorbancia atómica.
Este proceso se ilustra en la Figura 1.4, la cual muestra una gran similitud con la Figura
1.2; sin embargo en esta la luz es la fuente de excitación del átomo. Es decir en la
espectrometría de absorción atómica utiliza la capacidad de un átomo para absorber
longitudes de onda muy específicas de la luz.
Figura 1.4. Proceso de absorción del átomo. [BEATY]
La variante de interés medida en la absorción atómica es la cantidad de luz a una
determinada longitud de onda resonante que esta concentrada en una nube de átomos.
Midiendo la cantidad de luz absorbida, se puede determinar cuantitativamente la cantidad
del elemento de interés en el analito.
El uso de fuentes especiales y la selección cuidadosa de la longitud de onda permite la
determinación cuantitativa específica de elementos individuales en la presencia de otros.
La nube de átomos requerida para las medidas de absorción atómica se produce por
Estado basal del átomo
Estado excitado del
átomo
+
PROCESO DE ABSORCIÓN ATÓMICA
Energía luminosa
Estado basal del átomo
Estado excitado del
átomo
+
PROCESO DE ABSORCIÓN ATÓMICA
Energía luminosa
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
7
suministro de suficiente energía térmica en la muestra para disociar los compuestos
químicos en átomos libres.
Aspirando una solución de la muestra hacía una flama y bajo condiciones apropiadas, la
mayoría de los átomos se encontrará en su estado basal y será capaz de absorber luz a
una longitud de onda establecida cuya fuente es una lámpara específica. La facilidad de
este método hace que el procedimiento sea rápido y brinde determinaciones precisas y
exactas, lo que provoca que esta técnica sea una de las más populares en la
determinación de métales.
Un tercer campo en la espectrometría atómica es la fluorescencia atómica. Esta incorpora
las técnicas de absorción atómica y la emisión atómica. Cuando en la absorción atómica,
los átomos se encuentran en estado basal y son excitados por medio de una flama
vaporizando la muestra en un vapor atómico; en lugar de medir la cantidad de luz
absorbida en el proceso, se mide el decaimiento de los átomos excitados por la luz de la
fuente como en la emisión. La fluorescencia aumenta con la concentración del átomo
creciente, manteniendo así la base de la determinación cuantitativa.
La lámpara fuente para la fluorescencia atómica está fuera de línea con el resto del
sistema óptico, para que el analista vea sólo la fluorescencia en la flama y no la luz propia
de la lámpara. Las lámparas normalmente son más luminosas en la fluorescencia atómica
que en la absorción atómica en el orden de aumentar el grado de excitación del átomo y
proporcionar altas sensibilidades de fluorescencia.
Figura 1.5. Técnicas analíticas. [BEATY]
Flama Monocromador Detector
EMISIÓN ATÓMICA
Flama Monocromador Detector
EMISIÓN ATÓMICA
Flama Monocromador Detector
ABSORCIÓN ATÓMICA
Lámpara DetectorFlama Monocromador Detector
ABSORCIÓN ATÓMICA
Lámpara Detector
Flama Monocromador Detector
FLUORESCENCIA ATÓMICA
Lámpara DetectorFlama Monocromador Detector
FLUORESCENCIA ATÓMICA
Lámpara Detector
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
8
La Figura 1.5 muestra como se llevan a cabo las tres técnicas descritas anteriormente.
Mientras la absorción atómica es la más aplicada de las tres técnicas y con más ventajas
por encima de las otras dos técnicas, sin embargo pueden tenerse beneficios particulares
con emisión o fluorescencia en situaciones analíticas especiales, especialmente en la
emisión.
El proceso de absorción atómica se presenta en la Figura 1.6. Enciende la fuente a una
longitud de onda a una intensidad de resonancia inicial, la cual se enfoca en la zona que
contiene los átomos basales por encima de la flama. La intensidad de luz inicial se
disminuye debido a una cantidad determinada por la concentración de los átomos en la
parte superior de la flama.
La luz se dirige entonces hacia la nube donde la intensidad es reducida y medida. La
cantidad de luz absorbida es determinada comparando ambas señales de intensidad.
Figura 1.6. Proceso de absorción atómica. [BEATY]
Se usan varias condiciones relacionadas para definir la cantidad de absorción de la luz
que ha tenido lugar. La “transmitancia” se define como la proporción de la última
intensidad a la intensidad inicial.
T = I/Io ec. (9)
La transmitancia es una indicación del fragmento de luz inicial que atraviesa la flama
(cantidad de intensidad de luz que logra atravesar la muestra), la cual siempre será menor
a la cantidad inicial emitida por la fuente.
La transmitancia también puede expresarse en porcentaje:
%T = I/Io*100 ec. (10)
Flama DetectorLámpara Detector
Io I
Flama DetectorLámpara Detector
Io I
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
9
La absorción es el complemento de la transmitancia que se define como el porcentaje de
la intensidad luz inicial que se atrapó en la flama.
% A = 100 - %T ec. (11)
Estas condiciones son fáciles de visualizar en una base física, la “absorbancia”, es
puramente una cantidad matemática.
%A = log (Io/I) ec. (12)
Absorbancia es el término más conveniente para caracterizar la absorción de la luz en la
espectrometría de absorción, cuando esta cantidad sigue una relación lineal con la
concentración. La Ley de Beer se define esta relación:
A= abc ec. (13)
Donde:
“A” es la absorbancia
“a” es el coeficiente de absorción, una constante que es una característica de las especies
absorbentes.
“b” es la longitud de la celda de absorción interceptada.
“c” es la concentración de las especies absorbentes en la celda de absorción.
Esta ecuación simplemente afirma que la absorbancia es directamente proporcional a la
concentración de las especies absorbentes dadas ciertas condiciones instrumentales. Esto
es: la transmitancia es inversamente proporcional a la absorbancia y directamente
proporcional a la concentración, lo que se observa en la absorción atómica.
Cuando las absorbancias de soluciones normales que contienen concentraciones
conocidas de analito son moderadas y los datos de absorbancia se trazan contra la
concentración, se determina una relación de la calibración como se observa en la Figura
1.7.
En la región donde la relación de la Ley de Beer se observa, la calibración se muestra
como una línea recta. Como la concentración y la absorbancia aumentan, las limitaciones
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
10
en la linealidad de la Ley de Beer esta restringida a factores químicos e instrumentales,
entre estas causas se incluye:
• Desviaciones en coeficientes de absorbancia a altas concentraciones (>0.01 M)
debido a interacciones electrostáticas en las moléculas próximas a la dispersión en
la luz debido a partículas en la muestra.
• Florescencia o Fosforescencia en la muestra.
• Cambios en el índice de refracción a concentraciones altas.
• Cambios en el equilibrio químico en función de la concentración.
• Radiación no monocromática, si bien las radiaciones pueden minimizarse utilizando
una parte relativamente plana del espectro de absorción como máximo en la banda
de absorción.
• Luz directa.
Lo que causa la desviación en la tendencia de la línea recta, como se muestra.
Después de que una calibración se establece, las concentraciones de las soluciones con
absorbancias conocidas pueden medirse mediante la curva de calibración. En la
instrumentación moderna, la calibración puede hacerse dentro del instrumento para
proporcionar una lectura directa de una concentración desconocida. Desde la
incorporación de los microordenadores, la calibración es exacta incluso en la región no
lineal.
Figura 1.7. Curva de calibración. Ley de Beer. [AUTOR]
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
11
La sensibilidad y límites de detección. La “sensibilidad” y “límite de detección” son
condiciones que describen dos características del estado del instrumento en la absorción
atómica; la sensibilidad esta definida por convención.
La nomenclatura de IUPAC utiliza el término “concentración” como una característica en
lugar de la “sensibilidad”, este último es en la actualidad el término más utilizado, por lo
que se usará en el presente trabajo.
Para la absorción atómica por flama, la sensibilidad se mide en microgramos de elemento
por mililitro, lo que dará una absorbancia de 0.0044 que es la absorbancia que
corresponde a la minima diferencia medible con precisión en instrumentos con escala de
% T entre 0.0 y 100.0 ; una absorción de 1% corresponde a 0.0044 unidades de
absorbancia, siempre que las medidas se hayan realizado en la región activa lineal, la
sensibilidad de absorción atómica de un elemento puede ser determinada leyendo la
absorbancia producida por una concentración conocida del elemento, y resolviendo una
ecuación proporcional para la concentración.
Normalmente se dan los valores de sensibilidad para ciertas condiciones instrumentales.
Conociendo la sensibilidad esperada, el operador puede determinar si se perfeccionan las
condiciones instrumentales y si el instrumento esta realizando las determinaciones en
base a la especificación, midiendo la absorbancia de una concentración conocida y
comparando los resultados con el valor esperado. Un valor de sensibilidad conocido
también permite predecir la absorbancia que se observará en un rango de la
concentración conocida, o determinar el rango de la concentración que producirá el nivel
óptimo de absorbancia.
Debe notarse que sólo en cierto rango la absorción puede predeterminarse en base a la
sensibilidad.
Una limitación en la medida de la absorbancia es un valor pequeño, ya que el ruido básico
que genera el equipo no es considerado en el cálculo de la sensibilidad.
La definición del “límite de detección” considera el ruido básico para dar un valor de la
concentración más baja del elemento que puede medirse.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
12
En resumen, los conceptos de “sensibilidad” y “límite de detección” tienen importantes
significados que deben considerarse. La sensibilidad define sólo el tamaño de la señal de
absorción, sirve como una referencia para el arreglo del instrumento. También conociendo
la sensibilidad hace posible la determinación de las concentraciones de la muestra
óptimas para el análisis.
El límite de detección describe las características de proporción del ruido para el
instrumento. Este término es de importancia analítica ya que define la capacidad de
análisis del instrumento y proporciona un medio para estimar el límite de detección de la
concentración más baja.
1.1.2 Instrumentación de la absorción atómica
Los componentes básicos. Para entender los funcionamientos de la espectrometría de
absorción atómica se debe analizar cada parte que conforma la línea. Cada
espectrofotómetro de absorción debe tener componentes que cumplan con los tres
dispositivos básicos mostrados en el esquema. Debe tener (1) una fuente; (2) una celda
de muestra, y (3) un medio de medición especifico, los cuales se muestran en la Figura
1.8, y detallándose más en la Figura 1.9.
Figura. 1.8. Dispositivos básicos de un espectrofotómetro de absorción atómica. [BEATY]
En la absorción atómica, uno de los componentes es una fuente que emite las líneas
atómicas afiladas del elemento que se requiere determinar.
Una de las fuentes ampliamente usadas es la lámpara de cátodo hueco. Estas lámparas
específicas son seleccionan para su uso dependiendo del elemento que va a ser
determinado.
También se requiere que la radiación de la fuente se module (encienda y apague
rápidamente) para proporcionar un medio para lograr amplificar selectivamente la luz
emitida por la lámpara. La modulación de la fuente puede lograrse con chopper ubicado
Celda de muestra Sistema de medición
fuente
Celda de muestra Sistema de medición
fuente
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
13
entre la fuente y celda de muestreo, el cual se utiliza para disipar varias longitudes de
onda de luz que emite la fuente y aislar una en particular que permita realizar la
determinación del elemento seleccionado en presencia de otros.
Figura 1.9. Componentes de un espectrofotómetro de absorción atómica de un haz. [BEATY]
La longitud de onda que se aísla por el chopper, se dirige hacia la celda que sirve como
ojo del instrumento, la cantidad de luz transmitida por la muestra es seleccionada a través
del monocromador, logrando pasar hacía el detecto, este es el tubo fotomultiplicador que
produce una corriente eléctrica dependiendo de la intensidad de la fuente. La corriente
eléctrica del fotomultiplicador es amplificada y se procesa por medio de la electrónica del
instrumento para producir una medida de atenuación de la intensidad de luz que pasa a
través de la celda de muestreo. Las consideraciones especiales también son requeridas
para una celda de muestreo en la absorción atómica. La señal generada puede
procesarse para producir una lectura del instrumento directamente en las unidades de
concentración deseadas.
Las fuentes. Un átomo absorbe la luz a las longitudes de onda muy discretas. Es
necesario usar una fuente de línea que emite las longitudes de onda muy específicas que
pueden ser absorbidas por el átomo. Las fuentes de la línea estrechas no sólo
proporcionan sensibilidad alta, también hacen una técnica analítica muy especifica de
absorción atómica con pocas interferencias espectrales.
La lámpara de cátodo hueco es excelente fuente para la mayoría de los elementos
determinables por la absorción atómica, en la Figura 1.10 se muestra un esquema de los
componentes de la lámpara de cátodo hueco.
FlamaLámpara Monocromador DetectorModulador de la fuente o chopper
Elementos electrónicos
Lector
Fuente Celda Sistema de medición de la luz
FlamaLámpara Monocromador DetectorModulador de la fuente o chopper
Elementos electrónicos
Lector
Fuente Celda Sistema de medición de la luz
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
14
El cátodo de la lámpara es un cilindro donde el exterior es del metal cuyo espectro será
producido. Se sellan el ánodo y cátodo en un cilindro lleno de neón o argón, con una
ventana transparente para la radiación emitida la cual se encuentra al extremo del cilindro.
Figura 1.10. Lámpara de cátodo hueco o fuente. [SKOOG]
El proceso de emisión es ilustrado en la Figura 1.11. Cuando un potencial eléctrico es
aplicado entre el ánodo y cátodo, algunos de los átomos del gas se ionizan positivamente,
los iones cargados se aceleran a través del campo eléctrico para chocar con el cátodo
cargado negativamente y son desalojados los átomos individuales del metal, en un
proceso llamado pulverización.
El metal es excitado hasta la emisión con el impacto de los iones del gas ionizado.
Figura 1.11. Proceso de la lámpara de cátodo hueco. [BEATY]
Cuando un potencial eléctrico es aplicado entre el ánodo y cátodo, algunos de los átomos
de gas se ionizan. Los iones cargados positivamente se aceleran a través del campo
eléctrico chocan con el cátodo con carga negativa y desalojan los átomos de metal que es
ánodo Cátodo hueco
Ne o Ar a 1-5 torr
Ventana de cuarzo o pyrex
Escudo de vidrio
ánodo Cátodo hueco
Ne o Ar a 1-5 torr
Ventana de cuarzo o pyrex
Escudo de vidrio
Ar+
Mo(-) (-) (-)
Mo
M*
Ar+
M*
Mo
λ
1) Pulverización 2) Excitación 2) Emisión
Ar+
Mo(-) (-) (-)
Mo
M*
Ar+
M*
Mo
λ
1) Pulverización 2) Excitación 2) Emisión
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
15
propio de cada fuente. Se excitan los átomos de metal y se desprenden entonces a la
emisión a través del impacto con los iones de gas inerte.
Las lámparas de cátodo hueco tienen una vida finita relativa a la cantidad de uso. Durante
este proceso, se pueden quitar algunos átomos del metal del cátodo, los cuales son
depositados en otra parte de la lámpara; los metales volátiles como el arsénico, selenio y
cadmio provocan que el metal envejezca más rápidamente, vaporizando al cátodo durante
su uso.
La adsorción de los átomos de gas permite que estos penetren la superficie de la lámpara,
este alojamiento es la primera causa de que las lámparas fracasen. Algunos materiales del
cátodo ayudan a liberar al H2 despacio cuando la lámpara se calienta. Como la
concentración del H2 aumenta, la concentración del gas aumenta en el fondo de la
lámpara provocando trampas; la emisión contamina la pureza del espectro de la línea del
elemento, produciendo una reducción de sensibilidad de la absorción atómica y la
linealidad de la calibración es pobre. El fracaso de la lámpara por contaminación por H2
normalmente puede invertirse encendiendo la lámpara a pocos miliampers de corriente
con la polaridad invertida durante algunos minutos.
Bajo estas condiciones, un captador de tantalio que funciona como ánodo atrapa al H2 y lo
adsorbe fuera, para no tener contacto con el gas ionizado y devuelve a la lámpara su
sensibilidad especificada y sus características lineales.
La lámpara de cátodo hueco normalmente se construye de un metal favorable que
produce el mismo espectro de emisión del material del cátodo. A veces es posible
construir un cátodo de una aleación de varios metales. La lámpara de “multi-elementos”
resultante puede usarse como una fuente para todos los elementos contenidos en la
aleación del cátodo. No todos los metales pueden usarse en la combinación con otros
debido a razones metalúrgicas o las limitaciones espectrales. Debe darse la consideración
especial antes de usar una lámpara del multi-elemento debido a las complicaciones
analíticas que pueden resultar. A menudo la intensidad de la emisión para un elemento de
una lámpara de multi-elementos no es tan grande como la que se observa en una lámpara
de un solo elemento. Esta perdida de intensidad podría ser una desventaja en
aplicaciones donde se requieren precisiones altas o limites de detección bajos. La
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
16
complejidad espectral aumenta en las lámparas de multi-elementos, puede brindar una ola
de longitudes de onda que corresponden a las aberturas que se usan del monocromador,
que pueden afectar la sensibilidad y el ruido de la línea de fondo adversamente.
Cada lámpara del cátodo hueco tendrá una corriente particular para funcionar de manera
óptima. En general, las corrientes más altas producirán una emisión más luminosa y el
ruido será menos básico. La corriente especificada para cada lámpara normalmente será
la más alta posible sin producir el ensanchamiento de la línea. Esto mantendrá las
características del ruido más adecuadas para la lámpara.
Algunos elementos que conforman las lámparas de cátodo hueco son las que se
encuentran en la siguiente tabla:
Tabla 1.1 Tabla de elementos que forman algunas lámparas de cátodo hueco
SÍMBOLO ELEMENTO Sb Antimonio As Arsénico Bi Bismuto Cd Cadmio Cs Cesio Ge Germanio Hg Mercurio P Fósforo K Potasio
Rb Rubidio Se Selenio Te Telurio Tl Talio Sn Estaño Ti Titanio Zn Zinc
Nota: [BEATY]
Las consideraciones ópticas. El diagrama del instrumento en Figura 1.9 representa un
espectrofotómetro de solo haz totalmente funcional. Se llama de un solo haz porque todas
las mediciones están basadas en la intensidad variante de un solo haz de luz. Se pueden
obtener mayores beneficios incorporando ópticas adicionales para producir un sistema de
doble haz. El cual se ilustra en la Figura 1.12. En la modalidad de doble haz, la luz de la
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
17
lámpara es dividida en un haz enfocado a la celda de muestra y un haz a la celda de
referencia que sirve como monitor de la intensidad de la lámpara. En un sistema de doble
haz, la lectura no representa la intensidad de un solo haz de luz; es una proporción de la
muestra y referencia emitida de la misma fuente. Como resultado, las fluctuaciones en la
intensidad de corriente se ven afectadas por la intensidad de la muestra y de la referencia,
la cual también emite radiación; no se traduce en las fluctuaciones en la lectura del
instrumento. La línea de fondo o punto cero cuando las medidas de absorbancia se han
realizado, es por consiguiente más estable en un instrumento con doble haz. Esta libertad
de los efectos en la intensidad de la fuente, permiten que las lámparas no se calienten
durante su uso, mientras que se economiza el tiempo del operador y se extiende la vida
útil de la lámpara. La estabilidad básica mejorada también expande la posibilidad de la
determinación de concentraciones bajas.
Figura 1.12. Espectrofotómetro de absorción atómica de doble haz. [BEATY]
Un factor importante relacionado con la cantidad de ruido que se presenta en un análisis
de absorción atómica es la cantidad de energía que alcanza el fotomultiplicador. Cuando
se enfoca la energía hacía el detector, se requiere una ganancia de electrones menor y
menos ruido estará presente en la señal. Como se ha mencionado, se puede perfeccionar
la intensidad de corriente para ser lo más luminosa posible, sin embargo la línea se
ensancha, provocando complicaciones lo que pone un límite en la intensidad que puede
obtenerse de la lámpara. Por consiguiente, el sistema fotométrico debe diseñarse para
hacer un uso óptimo de la luz disponible que arroja a fuente y de esta manera producir un
instrumento con características bajas de ruido.
Cada vez que se encienda la fuente, esta debe enfocarse a la celda de muestreo y debe
dirigirse al monocromador donde se dispersan las longitudes de onda de la luz y la línea
FlamaLámpara Monocromador DetectorModulador de la fuente o chopper
Elementos electrónicos
Lector
Haz de referencia
Haz de la muestra
FlamaLámpara Monocromador DetectorModulador de la fuente o chopper
Elementos electrónicos
Lector
Haz de referencia
Haz de la muestra
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
18
analítica es enfocada hacia el detector. En el camino un poco de energía se pierde en
cada superficie óptica; pueden utilizarse espejos con forma toroidal para controlar el
enfoque de la fuente y el campo de vista del detector aumente con una pérdida de energía
mínima. Usando un sistema de lentes enfocados alternadamente puede lograrse la
refracción en lugar de la reflexión.
Sin embargo, debido a la variación de la distancia focal de la lente con la ola de longitudes
de onda, se deben utilizar ópticas ajustables adicionales que reducen la perdida de
energía para obtener un enfoque por encima de un rango espectral apropiado para la
absorción atómica
Se debe tener especial cuidado en el área del monocromador del sistema óptico para
evitar la perdida de energía excesiva. La dispersión de la longitud de onda se lleva a cabo
en una superficie enrejada con aberturas muy estrechas. La reflexión genera un fenómeno
de interferencia conocido como difracción, en la que las diferentes longitudes de onda de
luz divergen en ángulos diferentes en el enrejado.
Un monocromador típico se puede observar en la Figura 1.13, donde la fuente se
encuentra encendida, el haz de luz entra a las hendiduras y se dirige al enrejado donde la
dispersión tiene lugar. Las longitudes de onda resultantes se dirigen hacia la abertura de
salida. Ajustando el ángulo del enrejado, la línea de emisión seleccionada de la fuente
puede dirigirse hacia la hendidura de salida para llegar al detector. Todas las demás líneas
de bloquean para evitar interferencias.
Figura 1.13. Monocromador. [BEATY]
El ángulo de dispersión puede controlarse por la densidad de corriente, las dispersiones
mayores serán resultado de una densidad de la línea mayor. La dispersión alta es
importante en la eficacia de la energía adecuada para el monocromador, en la Figura 1.14
ENTRADA AL SLIT O HENDIDURA
ENREJADO
SALIDA DEL SLIT O HENDIDURA
ENTRADA AL SLIT O HENDIDURA
ENREJADO
SALIDA DEL SLIT O HENDIDURA
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
19
se ilustra este punto. La imagen muestra a la fuente enfocada en la entrada de la
hendidura y dispersa a las líneas de emisión de la abertura de la salida, hacia la muestra
se permite el paso a una línea de baja dispersión, mientras que las de alta dispersión se
retienen en el enrejado. Para aislar una línea deseada, es necesario utilizar una salida
muy pequeña en la hendidura. Para una resolución adecuada (la separación de distintas
líneas) es necesario que la entrada y la salida de las aberturas sean del mismo tamaño.
Esto significa que para una baja dispersión en el enrejado en la entrada del
monocromador se limita a un tamaño estrecho exigiendo de esta manera una hendidura a
la salida adecuada para excluir las líneas cercanas, sin importar si existe una gran
cantidad de energía disponible la cual entra en el monocromador, de esta manera se
impide que continúe su camino. Para una alta dispersión en la separación del haz, se
requiere el uso de aberturas más anchas que permiten el uso de mayor cantidad de luz
disponible sin un sacrificio en la resolución.
Figura 1.14. Un monocromador de alta dispersión permite el uso de hendiduras más anchas que permitan el mayor uso de intensidad de la lámpara. [BEATY]
Lograr los grandes beneficios que brinda la calidad de la alta dispersión es difícil e implica
un gran gasto. Para obtener el beneficio de la energía plena de la alta dispersión, es
necesario utilizar un enrejado de área más grande para capturar toda la luz mediante
aberturas más amplias. Otro factor que afecta la eficacia óptica del monocromador es el
ángulo del enrejado, este se muestra en la Figura 1.15.
Un fenómeno de interferencia causa luz a diferentes longitudes de onda que divergen en
ángulos diferentes en el enrejado. La longitud de onda particular que diverge en la
superficie que corresponde a un ángulo de reflexión especular (el ángulo de reflexión
equivale al ángulo de incidencia) sufrirá la menor pérdida en la intensidad como resultado
del proceso de difracción. Un rayo de cualquier longitud de onda deseada puede ser
LAMPARA
BAJA DISPERSIÓN ALTA DISPERSIÓN
ENTRADA DEL SLIT O HENDIDURA
ENTRADA DEL SLIT O HENDIDURA
SALIDA DEL SLIT O HENDIDURA
SALIDA DEL SLIT O HENDIDURA
LAMPARALAMPARA
BAJA DISPERSIÓN ALTA DISPERSIÓN
ENTRADA DEL SLIT O HENDIDURA
ENTRADA DEL SLIT O HENDIDURA
SALIDA DEL SLIT O HENDIDURA
SALIDA DEL SLIT O HENDIDURA
LAMPARA
BAJA DISPERSIÓN ALTA DISPERSIÓN
ENTRADA DEL SLIT O HENDIDURA
ENTRADA DEL SLIT O HENDIDURA
SALIDA DEL SLIT O HENDIDURA
SALIDA DEL SLIT O HENDIDURA
LAMPARA
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
20
separado para una flama controlando el ángulo de corte. La longitud de onda más lejana
es removida por el enrejado del monocromador para separar el rayo que pasará a la
flama. El rango de longitud de onda para la absorción atómica corre de los 180 a 900
nanómetros, la energía que cae fuera de este rango presenta ineficacia en el proceso de
difracción. En la actualidad la técnica trata de superar este problema, proporcionando
energía y reforzando el extremo de la longitud de onda, entonces eligiendo el rayo lo más
cerca posible de la longitud de onda de trabajo, el rendimiento del procesamiento de la
energía puede ser alcanzado.
Figura 1.15. Ángulo del haz de luz en la rejilla. [BEATY]
El sistema quemador. El atomizador de un espectrofotómetro de absorción atómica debe
generar los átomos en la trayectoria óptica del fotómetro. Se han utilizado varios
dispositivos para realizar esta actividad, cada uno con su propia ventaja especial. El más
ampliamente utilizado en esta técnica de absorción atómica desarrolla una aspiración
directa de la muestra en solución por medio de una flama, la aplicación es la más fácil y la
más rápida.
La Figura 1.16. muestra una vista del sistema quemador de absorción atómica. En este
sistema la solución de la muestra se aspira a través del nebulizador y se rocía como
aerosol fino en la cámara de la mezcla. Aquí el aerosol de la muestra se mezcla con el
combustible y el gas oxidante, la mezcla se lleva al quemador donde se realiza la
combustión y ocurre la atomización de la muestra.
LUZ INCIDENTE
LUZ INCIDENTE
λ1 λ2 λ2λ1
αI
α2
α1
LUZ INCIDENTE
LUZ INCIDENTE
λ1 λ2 λ2λ1
αI
α2
α1
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
21
Figura 1.16. Sistema del quemador para una muestra previamente preparada. [SKOOG]
Se introduce el gas combustible en la cámara de mezcla y el oxidante entra a través del
sistema nebulizador. Es una ventaja tener directamente la entrada del oxidante auxiliar en
la cámara de mezclado. Esto permite que los oxidantes fluyan de manera adjunta y se une
a la línea del nebulizador mientras este se alimenta constantemente. Así, en un sistema de
quemador con una línea auxiliar del oxidante, la proporción de captación de la muestra es
independiente de la condición de la flama, y la necesidad de reajustar el nebulizador
después de cada ajuste en la flama se elimina.
El aerosol de la muestra es del tamaño de una gota variable, esta es rociada en la cámara
de la mezcla. Al entrar en la flama, se vaporiza el agua de esas gotas, el material sólido es
removido para ser igualmente vaporizado, para lo cual deben romperse los enlaces
químicos de los átomos en su estado natural. Cuando el tamaño de la gota inicial es
grande, la vaporización de la muestra y el proceso de la atomización es más difícil de
completar en poco tiempo de exposición en la flama antes de atravesar la luz. La
atomización incompleta de la muestra llevará a especular sobre algunas interferencias
analíticas. Por consiguiente, el spoiler de flujo o bola de impacto es colocado en el interior
de la cámara de mezcla delante del nebulizador. Las gotas de muestra más grandes
chocan con el spoiler y caen al fondo de la cámara donde son desalojadas del sistema a
través del desagüe. El desagüe utiliza una trampa líquida para dar salida a los gases de
combustión y así puede escapar a través de la línea de desagüe. Dentro de la cámara del
quemador se cuenta con un ducto de material plástico inerte el cual proporciona un
desagüe libre del exceso de muestra y de esta manera prevenir la saturación en la
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
22
cámara del quemador. Cuando el quemador se construye apropiadamente, la absorbancia
corresponde a un cambio de la concentración de la muestra, lo cual toma de uno a dos
segundos en alcanzar el equilibrio.
Varios factores importantes entran en la función del nebulizador del sistema quemador,
para mantener de manera eficaz el sistema de solución de muestra, es necesario ajustar
las variantes del nebulizador. El material más común del que se fabrican los nebulizadores
es el acero, sin embargo existe una desventaja, ya que la corrosión causa efectos
negativos debido al grado de acidez que presentan las muestras y otros agentes
corrosivos, hoy en día los nebulizadores se construyen de un material resistente a la
corrosión, tal como el plástico o la aleación platino- rodio.
Los cabezales del quemador se fabrican con titanio para proporcionar resistencia extrema
a altas temperaturas y le da resistencia contra la corrosión. El quemador presenta un
cabezal con diferentes formas geométricas las cuales brindan varios tipos de flamas o
condiciones diferentes de la muestra. La hendidura del cabezal del quemador mide
aproximadamente diez centímetros, se recomienda utilizar flamas de aire-acetileno.
Para pruebas con altos niveles de sólidos en suspensión se recomienda utilizar una
cabeza de triple hendidura. La especificación del cabezal es de cinco centímetros cuando
se utiliza una flama de óxido – acetileno nitroso. Cuando una gama de concentraciones
especialmente ancha es deseable, se recomienda utilizar un cabezal de cinco centímetros,
el cual ofrece ventajas utilizando una flama de oxido – acetileno nitroso. Con los flujos de
gas optimizados para esta cabeza, no se observa casi ninguna pérdida del límite de
detección mientras que el límite superior de la concentración determinable se extiende
comparado con el cabezal con hendidura de diez centímetros.
El microordenador y la absorción atómica. Una revolución en electrónica que ha
afectado el campo de medición de las técnicas analíticas es el desarrollo del
microprocesador. Un microprocesador es un solo circuito enrejado capaz de mantener
centralizados y manipulados los datos. Es el corazón de una computadora diminuta, al
cual se le agregan un juego de instrucciones programadas, una memoria para los datos, y
algún formulario de entrada y salida para programar instrucciones, y alguna forma de
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
23
entrada y salida para la comunicación con el exterior, y un microordenador totalmente
funcional, de esta manera es creado el microprocesador.
Los componentes electrónicos que constituyen el microordenador pueden reemplazar
cientos de miles de componentes discretos requeridos para el control y realización de
algunas tareas computacionales. Como resultado de la reducción de la complejidad
electrónica su costo ha sido reducido. Este costo- beneficio junto con las funciones innatas
que proporciona una computadora tal como la manipulación de datos, permiten grandes
ventajas al operador que no afectan dramáticamente al precio.
Una de las contribuciones más importantes del microordenador en la absorción atómica es
la habilidad de calibración y computar las concentraciones obtenidas con los datos de
absorbancia, incluso graficar las curvas de calibración. En la región lineal, los datos de un
estándar y un blanco son suficientes para definir la relación entre concentración y
absorbancia. Donde la relación se vuelve no lineal se requieren más estándares. La
exactitud de una calibración computarizada en la región no lineal depende del número de
estándares y ecuaciones utilizadas en la calibración. Para que la ecuación aplicada sea la
óptima y encajen los datos de absorción atómica, se ha demostrado experimentalmente
que la calibración exacta puede lograrse con un mínimo de tres estándares y un blanco,
incluso en los casos donde la curva es más severa, en la Figura 1.17 se presenta un
ejemplo de curva de calibración de Pb, utilizando cuatro estándares en su elaboración.
Figura 1.17. Curva de calibración del Plomo. [AUTOR]
CURVA DE CALIBRACIÒN Pb y = 0.012x - 0.0003R2 = 0.9932
0.000
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
0.008
0.009
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8Concentraciòn (ppm)
Abs
orba
ncia
CURVA DECALIBRACIÒNPb
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
24
Hoy en día uno de los beneficios más importantes (conocido como la edad de los
microordenadores en la absorción atómica), es la adaptabilidad del instrumento a un
microordenador controlado por automatización.
1.1.3 Control de interferencias analíticas
El proceso de la flama. La absorción atómica es conocida por ser una técnica muy
específica y con pocas interferencias, probablemente nunca existirá una técnica libre de
cualquier interferencia, sin embargo lo más cercano que se puede llegar a este estado es
conocer cuales son las interferencias y como se pueden eliminar y compensar.
Para entender completamente las interferencias, se debe examinar el proceso de la flama
de absorción atómica.
Para que pueda ocurrir el proceso de absorción atómica, se deben producir los átomos
individuales a partir de una solución iónica. Posteriormente, por el proceso de
nebulización, se aspira la muestra en la cámara del quemador donde la muestra se
convierte en una aerosol fino y es mezclado con el combustible y los gases del oxidante. A
estas alturas, los metales aún se encuentran en solución en las gotas finas. Cuando estas
gotas diminutas pasan al calor de la flama, el proceso de evaporación o desolvación
remueve el solvente dejando a las partículas sólidas diminutas del material de la muestra.
Cuando el calor es aplicado, la licuefacción tendrá lugar, y claro, el calor adicional
vaporizará la muestra. En este nivel, el metal de interés llamado analito, todavía esta
limitado en forma de anión, es decir, una molécula que exhibe el fenómeno de absorción
atómica que se desea medir. Aplicando más energía calorífica, esta molécula se disocia
en átomos individuales que la constituyen.
La energía térmica de la flama es la responsable de producir las especies para la
absorción atómica, la temperatura de la flama es un parámetro importante que rige el
proceso de la flama. Las temperaturas bajas provocan una llama poco intensa, la cual esta
sujeta a problemas de interferencias que son resultado de una energía insuficiente para
completar el proceso de atomización. Mientras la flama de aire – acetileno es satisfactoria
para determinar los elementos por absorción atómica, la flama óxido – acetileno nitroso es
requerida para algunos elementos de formación refractaria y el oxido – acetileno nitroso es
efectivo en el control de interferencias en otras situaciones.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
25
Tabla 1.2 Tabla de temperaturas de flama para diversos tipos de mezclas
TEMPERATURAS DE FLAMAS PARA DIVERSOS TIPOS DE MEZCLA
AGENTE OXIDANTE - COMBUSTIBLE °C
Aire – Metano 1875
Aire – Gas Natural 1700-1900
Aire – Hidrogeno 2000-2050
Aire – Acetileno 2125-2400
N2O - Acetileno 2600-2800
Nota: [BEATY]
El número de átomos de metal disociados determinará la cantidad de luz absorbida. La
concentración es determinada comparando la absorbancia de la muestra con las
concentraciones conocidas de los estándares. La relación entre el número de átomos en la
flama y la concentración del analito en la solución se lleva a cabo en el proceso de la
flama. Si algún componente de la muestra altera uno o más pasos de este proceso del
funcionamiento de los estándares, una interferencia existirá, y una concentración errónea
será medida, resultando una interferencia desconocida.
Hay tres áreas donde este proceso es vulnerable a interferencias, las cuales son:
• La Interferencia matriz
La primera etapa expuesta a las interferencias es la nebulización, si la muestra es más
viscosa o presenta una tensión superficial diferente a la de los estándares utilizados, la
proporción de captación puede ser diferente, lo que representa diferencia en el número de
átomos y por consiguiente, la absorbancia no podrá ser correlacionada, de este modo se
presenta una interferencia matriz.
La presencia de un solvente orgánico en la muestra produce una nebulización eficiente,
Un tipo de compensación para este tipo de interferencia es emparejar los componentes
principales del estándar con los de la muestra tanto como sea posible. Cualquier reactivo
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
26
agregado a la muestra durante su preparación se debe agregar también a los estándares
para poder conseguir las concentraciones similares.
• La Interferencia química
La segunda etapa donde se puede llegar a presentar las interferencias es en el proceso de
flama, durante la atomización; en este paso, la energía deber ser suficiente para disociar a
las moléculas del analito y crear átomos libres. Si la muestra contiene un componente que
forme compuestos térmicamente estables con el analito, los cuales no son completamente
descompuestos por la energía disponible de la flama, se presenta una interferencia
química.
Hay dos medios de ocuparse de este problema. Uno es eliminar la interferencia agregando
un exceso de otro elemento que también forme un compuesto térmicamente estable con el
que provoca la interferencia; y el segundo medio para resolver este problema de
interferencia química, se refiere a la complicación que se presenta debido a la energía
insuficiente para descomponer a los componentes termoestables del analito, este
problema puede ser eliminado aumentando la cantidad de energía, es decir utilizando una
flama más caliente.
La flama de óxido-acetileno nitroso es considerablemente más caliente que la flama de
aire-acetileno y puede usarse a menudo para minimizar las interferencias químicas para
elementos determinados generalmente con la flama de aire-acetileno
• La interferencia de ionización
La tercera interferencia se encuentra a menudo en las flamas calientes. Aplicando energía
adicional, el átomo en estado basal puede ser llevado al estado excitado, y si la energía es
suficiente los electrones que se encuentran en los últimos niveles de energía (electrones
de valencia) son desprendidos, creando iones que se convierten en una interferencia.
Cuando estas reestructuraciones electrónicas vacían el número de átomos del estado
basal disponible para la absorción de la luz, la absorción atómica a la resonancia de la
longitud de onda se reduce
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
27
AB
SO
RBA
NC
IA
CONCENTRACIÓN
04.0 2.0 2.0 4.0
SIN INTERFERENCIAS
BLANCO
AB
SO
RBA
NC
IA
CONCENTRACIÓN
04.0 2.0 2.0 4.0
SIN INTERFERENCIAS
BLANCO
La interferencia por ionización puede eliminarse agregando un exceso de un elemento que
es fácilmente ionizado, mientras se crea un número muy grande de electrones libres en la
flama y suprimiendo la ionización del analito.
• El método de adición de estándares
Existe una técnica muy útil que a menudo hace posible para trabajar en presencia de una
interferencia sin eliminarla, haciendo una determinación exacta de la concentración del
analito. La técnica se llama método de la adición de estándares. Las determinaciones
exactas son hechas sin eliminar las interferencias haciendo la calibración de la
concentración en presencia de estas. Los estándares se agregan a las porciones de la
muestra, de tal modo que cualquier interferencia presente en la muestra también afecte al
estándar
La técnica se ilustra en la Figura 1.18. La línea llena que atraviesa el origen representa la
calibración típica para los estándares acuosos. Para un blanco se define una absorbancia
de cero y como la concentración del analito aumenta se observa un aumento lineal en la
absorbancia.
Figura 1.18. Método de adición de estándares. [BEATY]
El método de adición de los estándares es una herramienta sumamente valiosa en la
absorción atómica. La presencia de una interferencia puede confirmarse observando la
pendiente de la curva de calibración de la muestra y determinando si es o no paralela a la
curva de los estándares acuosos, y por lo tanto si existe o no alguna interferencia.
Posteriormente, si una interferencia esta presente, el método de adición de estándares
puede permitir una determinación exacta de la concentración desconocida para brindar la
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
28
inclinación adecuada a la curva de calibración. Debe tenerse precaución al usar la técnica,
ya que como puede brindar un resultado correcto también puede fallar si la especie no se
agrega en la misma cantidad que en el analito original. Todas las concentraciones deben
ajustarse al rango lineal para asegurar una extrapolación exacta.
• La absorción de fondo
Existe otra interferencia muy común en la absorción atómica que el método de adición de
estándares no llega a compensar. Se presenta debido a que no todos los materiales de la
matriz se atomizan al 100%. El átomo tiene líneas de absorción extremadamente
estrechas y hay pocos problemas que implican interferencias espectrales donde un
elemento absorbe en otra longitud de onda. Sin embargo, las formas moleculares no
disociadas de los materiales de la matriz pueden presentar un espectro de absorción de
banda ancha y las partículas sólidas minúsculas en la flama pueden dispersar la luz sobre
una región amplia de la longitud de onda. Cuando esta longitud de absorción del analito se
traslapa, la absorción de fondo se presenta.
Al compensarse este problema, la absorción de fondo debe medirse y restarse a la
absorción total, para determinar la señal de la absorción atómica. La absorción de fondo
normalmente varía gradualmente con la longitud de onda, la cual puede medirse
independientemente usando una línea de emisión no atómica muy cerca a la línea atómica
de medición del analito, pero a distancia para no percibir la señal de absorción atómica,
como se ilustra en la Figura 1.19.
Figura 1.19. Método de corrección de línea de fondo. [BEATY]
Las líneas absorbentes no atómicas no siempre se encuentran disponibles tan fácilmente,
además de resultar inexactitudes en la corrección de fondo si la longitud de onda medida
para el fondo no esta tan cerca de la línea de resonancia. Alternativamente, una fuente
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
29
continua que tiene una sensibilidad aproximada de cero en los instrumentos de absorción
atómica, por lo que se pueden utilizar para medir la señal de fondo de absorción.
Con la fuente continua, la corrección de línea de fondo puede hacerse automáticamente
empleando un sistema de corrección de línea de fondo similar al mostrado en el diagrama
de la Figura 1.20. Cuando el corrector de línea de fondo se utiliza la fuente continua se
cambia el sistema óptico. La fuente continua diferente de la fuente primaria emite una luz
sobre el espectro ancho de la longitud de onda en lugar de líneas específicas. La
absorción atómica solo ocurre en longitudes de onda muy discretas, que no atenúan la
emisión medible de la fuente continua, sin embargo, la absorción de fondo que presenta
los espectros de absorción muy anchos absorberán la emisión continua así como la línea
de emisión. Como en la Figura 1.20, la fuente primaria se enciende primero y
posteriormente las lámparas continuas se combinan y siguen un camino coincidente a
través de la muestra, el monocromador y el detector. Las dos lámparas son observadas
por el detector alternadamente, separa las señales electrónicas del instrumento y compara
las absorbancias de ambas fuentes, mostrando solo la diferencia entre ambas lecturas.
Sin embargo, la absorbancia de la fuente primaria es medible y puede ser mostrada. La
señal medida de absorción de fondo puede ser eliminada automáticamente usando la
fuente continua para realizar la corrección simultánea.
Figura 1.20. Sistema de corrección de línea de fondo con fuente continúa. [BEATY]
• La Interferencia espectral
Si el perfil de absorción atómica para el elemento se sobrepone a la línea de la emisión del
otro, se dice que existe una interferencia espectral, la cual es poco frecuente que ocurra,
debido a la naturaleza especifica de la longitud de onda para la absorción atómica. Aún
Fuente primaria
Fuente continua
Fuente primaria
Fuente continua
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
30
cuando una línea de absorción para un elemento cae dentro de la banda espectral con la
que se determina otro elemento, una interferencia solo ocurrirá si la línea de emisión cae
precisamente a la misma longitud de onda que presenta la fuente. Como la anchura de la
línea de emisión típica es de solo 0.002 nanómetros, el traslapo es sumamente raro. Las
oportunidades para que se presente este tipo de interferencia aumentan cuando se usan
las lámparas de multi-elementos, donde la fuente puede contener emisiones de una línea
abierta para varios elementos. Los procedimientos para evitar este tipo de interferencia
incluyen la modificación del ancho de la hendidura del monocromador o utilizar una
longitud de onda alterna.
Las interferencias más significativas en la absorción atómica son las cuatro categorías
antes mencionadas. Las primeras tres (interferencia matriz, química y de ionización),
requieren consideraciones especiales en la preparación de la muestra o el uso de adición
de estándares para poder compensar los problemas generados. Para la cuarta
interferencia, absorción de fondo, un test adicional automático del instrumento compensa
el problema. La aplicación de las técnicas descritas anteriormente hará posible realizar
determinaciones exactas de absorción atómica de muestras muy complejas.
1.2 ESPECTROMETRÍA DE INFRARROJO
La espectrometría molecular se basa en la interacción entre la radiación electromagnética
y las moléculas. Dependiendo de la región del espectro en la que se trabaje y por lo tanto
la energía de la radiación utilizada (caracterizada por su longitud o número de onda), esta
interacción será de diferente naturaleza: excitación de electrones, vibraciones moleculares
y rotaciones moleculares.
1.2.1 Aspectos fundamentales
La molécula, al absorber la radiación infrarroja, cambia su estado de energía vibracional y
rotacional. Las transiciones entre dos estados rotacionales requieren muy poca energía,
por lo que es posible observarlas específicamente en el caso de las muestras gaseosas.
En el caso del estudio del espectro infrarrojo (IR) de muestras sólidas y líquidas sólo se
tienen en cuenta los cambios entre estados de energía vibracional. [2]
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
31
La espectrometría IR se basa en la medición de la absorción de energía luminosa en dicha
región IR, Una parte del espectro electromagnético que se extiende desde 0.8 a 200 μm
(que corresponde al número de onda comprendidos entre los 12800 y los 10 cm-1), la
absorción de esa radiación excitan en una molécula distintas vibraciones mecánicas de
átomos o grupos funcionales, se considera como la región del infrarrojo la cual está
dividida en tres regiones [3], siendo la del infrarrojo medio la que hasta el momento actual
tiene mayor aplicación analítica.
Tabla 1.3. Zonas espectrales infrarrojas
DENOMINACIÓN INTERVALO (cm-1
) INTERVALO λ (μm)
INFRARROJO PRÓXIMO 12500-4000 0,8-2,5
INFRARROJO MEDIO 4000-660 2,5-15
INFRARROJO LEJANO 660-50 15-200
Nota: [AUTOR]
La radiación electromagnética infrarroja tiene una energía que no es suficiente para
producir transiciones electrónicas; sin embargo, su energía es similar a las pequeñas
diferencias energéticas entre los distintos estados vibracionales y rotacionales existentes
en la mayoría de las moléculas.
La espectrometría de absorción en el infrarrojo tiene su origen en las vibraciones
moleculares. El espectro de infrarrojo de una molécula se obtiene como resultado de medir
la intensidad de una radiación exterior absorbida, para cada longitud de onda, que hace
posible la transición entre dos niveles de energía vibracional diferentes. Cada una de estas
absorciones características de la energía se corresponde con un movimiento vibracional
de los átomos en la molécula. [4]
En principio, cada molécula presenta un espectro IR característico (huella dactilar), debido
a que todas las moléculas (excepto las especies diatómicas homonucleares como O2 y
Br2) tienen algunas vibraciones que, al activarse, provocan la absorción de una
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
32
determinada longitud de onda en la zona del espectro electromagnético correspondiente al
infrarrojo.
El requerimiento de energía de los fotones para inducir cada vibración posible en una
molécula es distinto por eso las bandas salen en distintas zonas del espectro.
Las moléculas no son asociaciones rígidas de átomos; a temperatura normal, los átomos
unidos por un enlace constante de fuerza k están en continuo movimiento vibratorio sobre
sus posiciones de equilibrio, lo que determina unos niveles de energía vibracional en la
molécula. [4]
Una molécula absorberá la energía de un haz de luz infrarroja cuando dicha energía que
incidente sea igual a la necesaria para que se de una transición vibracional de la molécula.
Es decir, la molécula comienza a vibrar de una determinada manera gracias a la energía
que se le suministra mediante luz infrarroja.
Tipos de Vibraciones Naturales
En las moléculas de más de tres átomos pueden producirse interacciones o acoplamientos
que dan lugar a cambios en las características de las vibraciones.
Los modos normales de vibración en una molécula poliatómica son múltiples, apareciendo
un pico de absorción por cada posibilidad de vibración en la molécula. Por eso los
espectros del IR medio son tan ricos en picos. Las vibraciones de los enlaces dentro de
una molécula y por consiguiente las bandas que aparecen en el espectro de IR medio se
clasifican en:
• Vibración de tensión o elongación simétrica • Vibración de tensión o elongación asimétrica
• Vibraciones de flexión o deformación, acercándose dos átomos extremos entre sí,
girando etc. [3]
Las vibraciones de tensión son cambios en la distancia interatómica a lo largo del eje del
enlace entre dos átomos. Las vibraciones de flexión están originadas por cambios en el
ángulo que forman dos enlaces, y se clasifican en cuatro tipos, de tijera, de oscilación en
el plano o balanceo, de sacudida fuera del plano o cabeceo y de torsión fuera del plano o
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
33
trenzado [4]. En la Figura 1.21 se representan los diferentes tipos de vibraciones
moleculares.
Figura 1.21. Vibraciones en la IR. [SKOOG]
Vibraciones fundamentales
Una molécula con varios átomos presenta un número elevado de vibraciones
fundamentales que depende de los grados de libertad de ésta. El número de grados de
libertad de una molécula es igual a la suma de las coordenadas que son necesarias para
localizar a todos los átomos en el espacio.
Un átomo tiene (3) grados de libertad, pues se necesitan tres coordenadas para localizarlo
(x, y, z); todos los grados de libertad son traslacionales.
Si la molécula tiene "n" átomos, los grados de libertad son (3n), los cuales pueden ser
rotacionales, vibracionales y traslacionales. Los grados de libertad rotacionales son
debidos a la rotación de la molécula alrededor del eje que pasa por el centro de gravedad
y es preciso que en la rotación el átomo cambie de posición.
3n grados de libertad = 3 mov. trasl. + 3 mov. rotac. en molécula no lineal + X mov. vibrac.
(los 3 mov.rotac. pasan a ser 2 mov. rotac. en moléculas lineales)
no mov. vibrac. = nº de vibración fundamentales de la molécula
(3n-6) si la molécula es no lineal
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
34
(3n-5) si la molécula es lineal
El nº de vibraciones fundamentales de alargamiento es (n-1) y el nº de vibraciones
fundamentales de deformación es (2n-5), si la molécula es no lineal, y (2n-4) si la molécula
es lineal.
No todas las vibraciones fundamentales de una molécula dan bandas de absorción de
radiación electromagnética en el espectro, para que esto ocurra han de cumplirse las
siguientes condiciones,
♦ Se debe presentar un cambio en el momento dipolar de la molécula durante la vibración,
sólo en estas circunstancias el campo eléctrico de la radiación puede interactuar con la
molécula
El momento dipolar está determinado por la magnitud de la diferencia de
cargas y por la distancia entre ambos centros de cargas.
Las moléculas diatómicas en las que los dos átomos son iguales (O2, N
2)
solo producen vibraciones simétricas y por tanto no son activas en el IR.
Moléculas simétricas como CH4, CCl
4, C
6H
6, etc. no tienen momento dipolar
permanente, pero se puede desarrollar durante la vibración y son capaces de
absorber radiación infrarroja.
♦ No deben coincidir en la misma frecuencia varias vibraciones fundamentales.
♦ La banda debe ser suficientemente intensa.
♦ La energía vibracional debe corresponder a una longitud de onda que esté dentro del
intervalo de trabajo del instrumento
Vibraciones secundarias
En los espectros de infrarrojos también pueden aparecer vibraciones secundarias
conocidas como "sobretonos", debidas a transiciones vibracionales de Δv=+2 ó +3 de
baja intensidad a frecuencia doble o triple de la fundamental.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
35
Las "bandas de combinación", que pueden aparecer como suma o diferencia de dos o
más vibraciones fundamentales.
La energía de una vibración, y por consiguiente, la longitud de onda de su banda de
absorción, puede ser influida por otras vibraciones de la molécula. Entre otros casos, el
acoplamiento tiene lugar cuando hay un átomo común a dos vibraciones; la intensidad es
mayor cuando los grupos acoplados tienen energías individuales similares.
Por último, la "resonancia de Fermi" aparece cuando junto a la banda de vibración
fundamental hay otra secundaria, la intensidad de la banda fundamental puede ser
anormalmente aumentada o puede desdoblarse en dos. [4]
De esta forma, analizando cuales son las longitudes de onda que absorbe una sustancia
en la zona del infrarrojo, podemos obtener información acerca de las moléculas que
componen dicha sustancia.
1.2.2 Espectrofotómetro de IR y su instrumentación
Mide la radiación infrarroja absorbida por las moléculas, lo que ocasiona una modificación
en los niveles de energía vibracional; que permite identificar grupos funcionales (átomos
enlazados) en la molécula y la identificación de la misma. Existen dos tipos de
espectrofotómetros más utilizados, dispersivos de red, y con transformada de Fourier.
Existen claras diferencias entre los dos equipos; los espectrofotómetros con transformada
de Fourier son equipos más modernos que los espectrofotómetros dispersivos y presentan
una serie de ventajas como las que se citan a continuación:
♦ Los espectros se obtienen con gran rapidez, porque se miden simultáneamente la
energía absorbida por la molécula a todas las longitudes de onda, en la zona espectral del
infrarrojo medio.
♦ Esta rapidez permite hacer múltiples barridos espectrales para una misma
muestra y calcular, posteriormente, la media de todos ellos; con lo que se mejora la
relación (señal/ruido).
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
36
♦ La identificación de la longitud de onda que incide sobre la muestra es mucho más
exacta, porque se utiliza un láser para el calibrado de la misma.
♦ El equipo tiene menos elementos a través de los cuales pasa la radiación
electromagnética, por lo que la pérdida de intensidad de la radiación en su recorrido hacia
la muestra es menor. Esto permite poder detectar absorciones de energía más débiles.
Los componentes básicos de que consta un espectrofotómetro de IR, que permite medir la
absorción de radiación infrarroja por parte de las moléculas, son la fuente de radiación, el
sistema óptico de dispersión (monocromador), el sistema de detección, el registrador del
espectro y las celdas porta muestras. A continuación se hace una breve descripción de
estos elementos.
Fuentes de radiación. Es un sólido inerte calentado eléctricamente a una temperatura
comprendida entre 1500 y 2000 K. Se produce una radiación continua que se aproxima a
la de un cuerpo negro. El cuerpo ideal capaz de emitir el máximo de intensidad de
radiación para una temperatura y longitud de onda determinada, recibe el nombre de
cuerpo negro; dentro de estas fuentes destacan las siguientes:
Emisor incandescente de Nernst, es un cilindro en forma de varilla de un
material cerámico que produce radiación IR, de un diámetro 1 a 2 mm y 20 mm de
longitud, construido de óxido de circonio y pequeñas cantidades de óxidos de itrio y torio.
En los extremos del cilindro se alojan las resistencias de platino para el paso de la
corriente eléctrica; lo que permite alcanzar temperaturas de 2200 K, y una emisión de un
60 % con respecto al cuerpo negro. La máxima intensidad de radiación se produce entre 1
y 10 μm (10.000-1.000 cm-1
).
Fuente Globar, es una barra de carburo de silicio de 5 cm de longitud y 0,5
cm de diámetro. Se calienta eléctricamente hasta temperaturas de 1500 K. Tiene una
radiación estable entre 1 y 40 μm (10.000-250 cm-1
) con una emisión del 75% respecto al
cuerpo negro. Es semejante al emisor de Nerst excepto en la región inferior a 2.000 cm-1
donde el Globar tiene mejor rendimiento.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
37
Fuente de filamento incandescente, es una espiral de alambre de níquel-
cromo calentado por el paso de la corriente eléctrica hasta una temperatura de 1900 K.
Produce menor intensidad que los anteriores pero tiene una vida más larga.
Sistema óptico de dispersión. El Choper o espejo giratorio es donde la radiación se
bifurca en dos rayos de luz que aproximadamente tienen la misma intensidad, tiene por
objeto seleccionar haces estrechos de radiación de pequeños intervalos de frecuencias y
hacerlos incidir sobre el detector una vez que han pasado por la celda de muestreo, es
decir recoge alternativamente el haz de medida y el haz de referencia que pasan por las
celdas de muestra y referencia.
Como agentes dispersantes de la radiación se emplean prismas y redes de difracción. Los
primeros han de ser construidos de un material transparente a la radiación infrarroja,
considerándose desechable cuando la absorción es superior al 50 %.
Los materiales más usados son el cuarzo fundido, solo aplicable a radiaciones del IR
cercano, el cloruro sódico cristalizado cuando la radiación corresponde al IR medio (2.000-
660 cm-1
) ampliable hasta 4.000 cm-1
; el bromuro potásico y el bromuro de cesio se
emplean en el IR lejano. Las sales metálicas, de las cuales se construyen estos
materiales, son higroscópicas por lo que es necesario mantener una atmósfera ausente de
humedad.
Las redes de difracción, como sistema óptico dispersantes de la radiación, pueden ser
construidas de material estable como vidrio o plástico, recubierto de aluminio, las cuales
ofrecen un mayor poder de resolución.
El monocromador esta situado detrás de las celdas de muestra y referencia, en él se
combinan los dos haces en flashes sucesivos poco separados.
Sistemas de detección. Las radiaciones infrarrojas no se pueden medir con detectores
eléctricos, similares a los utilizados para detectar radiaciones UV-Vis., debido a la
insuficiente energía del fotón correspondiente. En los espectrofotómetros de dispersión los
detectores son térmicos y piroeléctricos; en espectrofotómetros con transformada de
Fourier los detectores pueden ser piroeléctricos o fotoconductores.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
38
En los detectores térmicos, la respuesta se produce por el efecto del calentamiento que
sufre un cuerpo negro al incidir sobre él la radiación IR. El elemento sensible del detector
debe ser lo más reducido posible y tener una capacidad calorífica pequeña con el fin de
que la diferencia de temperatura que se produzca sea lo mayor posible (del orden de 10-6
C).
Asimismo, han de estar aislados de la radiación térmica que puedan emitir otros objetos
próximos, dentro del equipo. A continuación se describen algunos detectores cuyo uso
esta restringido a espectrofotómetros clásicos o dispersivos.
Bolómetro, es un tipo de termómetro de resistencia construido de platino o níquel,
denominado también, termistor. Estos materiales presentan cambios relativamente
grandes en la resistencia al paso de la corriente eléctrica en función de la
temperatura. Consiste en una cinta de platino o níquel, como elemento sensible,
pintado de negro y montado sobre un puente de Wheatstone por el que pasa la
corriente eléctrica; al incidir la radiación cambia la resistencia y varía la diferencia
de potencial; el puente se desequilibra y la corriente que pasa por el galvanómetro
es proporcional a la intensidad de la radiación
Detector de Golay, es un termómetro de gas que contiene xenón en una pequeña
cámara cilíndrica con una membrana negra. En un extremo del cilindro hay una
ventana transparente al infrarrojo y en el otro un diafragma flexible plateado por la
parte exterior. En la superficie plateada se refleja un haz de luz hacia el cátodo de
un fototubo. Al incidir la radiación de infrarrojo, la membrana negra, que hay en el
interior del cilindro, se calienta y calienta al xenón; el resultado es un aumento de
presión en el cilindro que hace variar la posición del diafragma plateado. Esto
modifica la fracción de radiación que incide en el cátodo del fototubo y la detección
del mismo.
Termopares, consisten en uniones termoeléctricas de dos piezas metálicas
diferentes (platino-paladio, antimonio-bismuto, etc.). Entre las dos uniones se
produce un potencial que varía con la diferencia de temperatura al encontrarse
dentro de un circuito eléctrico. Una de las uniones (soldadura fría) se apantalla
cuidadosamente y se mantiene a temperatura constante, exponiéndose la
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
39
soldadura caliente a la radiación infrarroja con lo que aumenta su temperatura. La
diferencia de potencial entre los extremos depende de la diferencia de temperatura
entre las soldaduras y por tanto de la cantidad de radiación IR que incide sobre la
soldadura caliente. El termopar es capaz de responder a diferencias de temperatura
de 10-6
C.
Detectores piroeléctricos, se construyen con láminas cristalinas de materiales piro
eléctrico, como sulfato de triglicina. Situado el cristal piro eléctrico entre dos
electrodos se produce una capacitancia que es sensible a la temperatura. Por tanto,
al incidir la radiación infrarroja el cristal polielétrico se calienta y se modifica la
distribución de cargas a través del cristal, que provoca una corriente en un circuito
eléctrico externo. La intensidad de la corriente depende, entre otras cosas, de la
velocidad de cambio de polarización con la temperatura. Una característica de este
detector es que tiene respuestas muy rápidas; lo que permite medir las señales
procedentes de un interferómetro instalados en equipos con transformada de
Fourier
Detectores fotoconductores, son detectores de teluro de cadmio y mercurio y
tienen una respuesta más rápida que los detectores polieléctricos; por lo que tienen
una amplia aplicación en espectrofotómetros con trasformada de Fourier. Consisten
en una delgada película de un material semiconductor colocada sobre una
superficie de vidrio y sellada en una cámara al vacío. La absorción de radiación
infrarroja hace que los electrones de valencia no conductores pasen a ser
conductores, disminuyendo la resistencia eléctrica del semiconductor. Se colocan
en serie un fotoconductor, una fuente de voltaje y una resistencia; el descenso de
voltaje en la resistencia está relacionada con la intensidad de la radiación
electromagnética. [4]
Celdas de muestreo. Las celdas IR para sólidos tienen sus partes transparentes
fabricadas con láminas de cristales iónicos de NaCI, KBr y LiF que no absorben en esta
región. También existen celdas de líquidos (que se llenan con pequeños cantidades por
aspiración) y de gases caracterizadas por permitir un largo paso de luz. [3]
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
40
1.2.3 Preparación de muestras
En espectrometría infrarroja no existen buenos disolventes que sean transparentes a
todas las radiaciones espectrales, lo que entraña una dificultad para determinar con
exactitud la absorbancia de radiación por parte de las moléculas, por lo que se usan
disolventes líquidos que presentan pocas bandas, tal como el tetracloruro de carbono,
triclorometano o disulfuro de carbono, cuyos espectros puros deben ser considerados y
compensados. [3]
Se pueden analizar compuestos en estado sólido, líquido y gaseoso; la celda de la
muestra será distinta según se presente la misma y ha de estar construido de un material
transparente a la radiación.
Muestras líquidas, las celdas, en las que se depositan las muestras, son
rectangulares y montadas sobre marcos metálicos; son desmontables y con
espaciadores de teflón que permiten variar la longitud del camino óptico; debido a la
tendencia del disolvente a absorber radiación, las celdas son estrechas (0,1 a 1
mm) y la concentración de la muestra fluctúa entre 0,1 y 10 %. La ventana por la
que pasa la radiación es, generalmente de NaCl. Si las muestras han de llevarse a
disolución, el disolvente será lo más transparente posible a la radiación IR. El agua
y el alcohol absorben en todas las zonas espectrales, a la vez que atacan a los
materiales con los que se construyen las ventanas de las celdas. Los disolventes
más comunes son sulfuro de carbono, tetracloruro de carbono, tetracloroetileno,
cloroformo, dimetilformamida, dioxano, clorohexano y benceno. Sin embargo, antes
de la elección de un disolvente u otro hay que tener presente las zonas del espectro
en las cuales estos compuestos presentan picos de absorción. Si la cantidad de
muestra es pequeña o no se dispone de disolvente, se pueden obtener espectros
de líquidos puros; sólo una película delgada es suficiente para producir espectros
satisfactorios (una gota de líquido comprimido entre dos placas de cloruro sódico).
Muestras gaseosas, para líquidos de bajo punto de ebullición o gases, se utilizan
células especiales, normalmente de 10 cm. de longitud, con la posibilidad de
colocar espejos reflectores que multiplican las trayectorias de la radiación. Si fueran
preciso disoluciones, se harían con gases inertes al infrarrojo, como O2,N
2, H
2.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
41
Muestras sólidas, los sólidos que no pueden disolverse en un disolvente
transparente al infrarrojo, pueden ser suspendidos en un medio adecuado formando
una mezcla. Es esencial que el tamaño de partícula sea inferior a la longitud de
onda de la radiación; si no es así, se pierde parte de la radiación por dispersión [4]. Las sustancias sólidas se miden como A) suspensiones en un aceite de parafina
(Nujol) o B) en una dispersión en una matriz sólida de KBr o KCI en forma de una
pastilla prensada. [3]
En la actualidad los espectrofotómetros utilizan un diamante de aproximadamente 1 mm
de diámetro como prisma ATR, con el cual se pueden obtener mediciones precisas de
sólidos en polvo y muestras líquidas. Debido al diámetro del prisma, las muestras
pequeñas de hasta aproximadamente 0.5 mm pueden ser medidas, con lo que se facilita
el muestreo obteniendo mediciones más rápidas y precisas.
1.2.4 Interpretación de espectros
Los espectros IR no son registrados como una función de la longitud de onda, sino del
número de onda.
En contraste al espectro UV - visible, el espectro IR representa la transmitancia T y
registra en la dirección de número de ondas creciente (Las cifras van descendiendo hacia
la derecha pero el sentido físico es el mismo en cuanto a la energía de los fotones).
Existe otra diferencia entre la manera de representar el espectro UV – visible y el espectro
IR, si hay una fuerte absorción, aparece una señal grande, que es un pico negativo con
respecto a la línea base.
La ubicación de las bandas en un espectro se caracteriza por el número de onda y la
intensidad.
De tal manera que a través de la interpretación de las bandas de un espectro se puede
identificar una substancia siempre que esta sea pura (Análisis cualitativo).
La determinación cuantitativa en esta región en relación a la UV-vis es difícil por las
siguientes causas:
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
42
1) La medida de la señal luminosa en presencia de un ruido ambiental es muy grande (la
radiación IR es muchísimo mayor que en la zona UV-VISIBLE)
2) Fuentes de luz IR de baja potencia.
3) Detectores de luz IR poco sensibles generalmente basados en termoelementos (como
un termómetro de precisión que mide los efectos térmicos de la radiación IR).
Para determinar sustancias cuantitativamente, primero es necesario establecer la línea
cero y la línea base. De acuerdo con el procedimiento en cierta manera subjetivo para
determinar la línea base se hace posible excluir efectos de ruidos de fondo (ej. efecto de
colas de otros picos).
Se traza la perpendicular a la línea cero en el máximo de absorción, y se dibuja el punto
de intersección C con la línea base. El valor To se saca de la diferencia entre 100% y la
línea cero.
Se obtiene el valor de absorción de A = log lo/I= log To/T. Este valor de A es el
relacionado con la concentración por la ley de Beer. [3]
1.2.5 Aplicaciones analíticas
La espectrometría infrarroja tiene aplicaciones en análisis cualitativo y cuantitativo. Su
principal utilización ha sido en la identificación de compuestos orgánicos, debido a que no
existen, teóricamente, dos compuestos que absorban exactamente en las mismas
frecuencias.
También se emplea cada vez más en el análisis cuantitativo por su gran selectividad, lo
que posibilita calcular concentraciones de una sustancia en una mezcla compleja sin la
realización de separaciones previas. El proceso analítico cuantitativo es similar al de la
espectrometría visible y ultravioleta; sin embargo, las características del material y la
sensibilidad del sistema de detección producen resultados más desfavorables. La
espectrometría de infrarrojo, como técnica cuantitativa, tiene su principal aplicación en el
análisis de contaminantes atmosféricos provenientes de los procesos industriales.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
43
Por lo que respecta al análisis cualitativo, la identificación de un compuesto se hace a
partir del estudio sistemático del espectro correspondiente, según se indica a continuación,
Se empieza por identificar los grupos funcionales (enlaces químicos de la molécula); para
ello, se hace uso de un gráfico de correlación, o tabla de grupos funcionales, donde
aparecen las frecuencias en cm-1
a las que es previsible la aparición de las bandas de
absorción de cada uno de los grupos funcionales, sin olvidar que los enlaces próximos
pueden modificarlas ligeramente. En todos los casos, es importante tener en cuenta que si
un espectro no contiene la absorción típica de cierto grupo funcional, la molécula no
contiene dicho grupo.
Una vez localizados los grupos constituyentes de la molécula, con el resto de información
que se disponga, se establece una hipótesis molecular y se pasa al análisis de la región
de la huella dactilar (frecuencias<1.200 cm-1
) en las que se encuentran las bandas
características de cada compuesto. En esta zona, pequeñas diferencias en la estructura y
la constitución de las moléculas da lugar a variaciones importantes en los picos de
absorción.
La mayoría de los enlaces simples se manifiestan con picos en esta zona, que al tener
intensidades parecidas, se produce una fuerte interacción entre enlaces vecinos; lo que da
como resultado bandas de combinación, que están en función de la estructura general de
la molécula.
La espectrometría de IR está más centrada en el estudio de compuestos orgánicos. Si no
se aplica a los compuestos inorgánicos se debe a que la mayoría de las vibraciones de
estos compuestos están por debajo de la frecuencia de 400 cm-1
. Solo algunos
compuestos como OH-, NH
4
+, CO
3
=, SO
4
=, NO
3
-, PO
4
≡, presentan bandas características
entre 4.000 y 200 cm-1
.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
44
Tabla 1.4. Intervalo de frecuencias y tipos de vibraciones características de los grupos funcionales
INTERVALO DE FRECUENCIAS
(ν cm-1
) TIPO DE VIBRACIÓN ENLACE
3500 - 3200 Tensión O-H, N-H 3300 - 3000 Tensión =C-H, ≡C-H, Ar-H 3500 - 2500 Tensión O-H + C-H (Acido)
3000 - 2800 Tensión CH
3, -CH
2-,
C-H, O=C-H 2400 - 2100 Tensión C≡C, C≡N
2000 - 1650 Vibraciones Secundarias
Procedentes del Ar-H deformación (3-4 bandas)
1800 -1650 Tensión C=O (ácidos, cetonas, aldehídos, amidas, ésteres)
1675 -1500 Tensión C=C, C=N (alifáticos y aromáticos)
1650 - 1550 Deformación N-H 1475 - 1300 Deformación C-H 1300 - 1100 Tensión C-O (éteres)
1300 - 1050 Tensión C-O (ésteres) (2 bandas)
1000 - 600 Deformación C=C-H, Ar-H (fuera del plano)
Nota: [CURSO DE ANÁLISIS INSTRUMENTAL DEL IPN]
Los compuestos que normalmente se analizan cualitativamente son: parafinas,
aromáticos, olefinas, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos orgánicos, fenoles, ésteres,
éteres, aminas, amidas, anhídridos, etc.
1.3 COMPUESTOS ANTIOXIDANTES NATURALES. POLIFENOLES
Los polifenoles son sustancias que se consumen a través de determinados alimentos.
Concretamente se pueden encontrar en las frutas, las verduras, el vino, etc. El cuerpo
humano los sintetiza y pasan a formar parte de la sangre aumentando la capacidad
antioxidante. Las células se ven beneficiadas por la acción de estas sustancias que
absorben el impacto que los radicales libres.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
45
Los polifenoles actúan de forma rápida y directa en el organismo y tienen varios
mecanismos de actuación encaminados a la protección del organismo y de sus células.
Los polifenoles tienen una acción antioxidante y protectora de las células, pero es cierto
que se adaptan a las características de cada tipo de radical libre, ya que cada uno actúa
de una determinada manera para proteger las células del organismo.
Por otro lado los polifenoles actúan de forma indirecta en la protección del organismo.
Cuando son consumidos absorben los metales pesados que se encuentran en muchos
alimentos y en el ambiente. Se unen a ellos y acaban por neutralizarlos evitando que
acaben generando radicales libres que afecten al cuerpo; son una buena defensa, ya que
no solamente protegen las células, sino que evitan la proliferación de radicales libres.
Al entrar en acción los polifenoles actúan directamente sobre las capas que recubren las
células del cuerpo y evitan que la vitamina E que se encuentra en éstas se dañe. Lo
mismo sucede con los carotenos, que son protegidos por esta sustancia, pero no
solamente evita que se destruyan estos nutrientes fundamentales para la célula, sino que
se encargan de regenerar partes deterioradas de vitamina E y que se requiere recuperar
para que las células funcionen mejor.
Cada tipo de polifenoles tienen una capacidad de inhibir determinados tipos de radicales
libres [5]. Algunos polifenoles, como los flavonoides, se han utilizado en la medicina
tradicional china como sustancias antibióticas, antidiarreicas, antiulcerosas, y como
agentes antiinflamatorios, así como en el tratamiento de la hipertensión arterial, alergias e
hipercolesterolemia. También han demostrado tener in vitro un efecto antitumoral.
1.3.1 Composición y características de los polifenoles
Los polifenoles son sustancias con uno o más anillos fenólicos unidos entre sí, con un
número variable de grupos hidroxilo en su cadena con frecuencia conjugados con residuos
sacáridos, lipídicos o carboxílicos, para su mayor solubilidad. En función del pH, de la
temperatura y de su grado de oxidación se asociarán o disociarán entre sí. Se presentan
con frecuencia en los organismos vegetales, y se conocen actualmente más de 8 000
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
46
especies. Su interés clínico actual arranca de su capacidad de retener a los radicales
libres y por tanto de su poder antioxidante. En el reino vegetal regulan el metabolismo y el
crecimiento de las células vegetales, y algunos de ellos tienen propiedades antibióticas y
antimicóticas, las cuales hacen a las plantas apetecibles o desagradables a potenciales
depredadores o distribuidores de las semillas.
Se caracterizan por presentar, todos ellos, el núcleo aromático de benceno, sustituido,
como mínimo, con una función hidroxilo. Pero en general, los fenoles vegetales presentan
estructuras más complejas y pueden ser reconocidos con facilidad como componentes de
la madera y pigmentos de flores y frutos.
La complejidad estructural de los polifenoles varía desde simples moléculas fenólicas
(como el ácido gálico) hasta complejos altamente polimerizados como son los taninos. Los
polifenoles se pueden dividir en 16 clases diferentes, aunque las clases más “conocidas”
en los foros médicos son los flavonoides, de los que se conocen unos 5.000, y que a su
vez se ordenan dentro de 13 subclases distintas, y los estilbenos, entre los que se incluye
el cis- y trans-resveratrol, diversas viniferinas, astringina, astringinina, etc.. El resveratrol
se acumula en grandes cantidades en los cacahuetes y en los derivados de la uva,
aunque puede encontrarse en menores cantidades en al menos 72 especies vegetales.
Los estilbenos se encuentran en los troncos y ramas de la vid, colaborando a impedir las
agresiones biológicas que conducen a su corrosión. En situación fisiológica, las uvas no
contienen resveratrol u otros estilbenos, y sólo cuando son expuestas a la excesiva
exposición a rayos ultravioleta, o la presencia en su superficie de agentes químicos u
hongos, los producirían como mecanismo de defensa contra el daño. [6]
Los compuestos fenólicos o polifenoles: flavonoides, ácidos fenólicos, taninos y antocianos
son de gran importancia ya que son responsables de muchas características que
presentan los vegetales y algunos productos derivados de estos.
Figura 1.22. Estructura general de los componentes fenólicos. [7]
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
47
1.3.2 Clasificación de los polifenoles vegetales
Los fenoles se clasifican en función del número de átomos de carbono de la cadena
alifática que se encuentra sustituyendo el núcleo bencénico; así, podemos encontrar
compuestos de tipo C6-C1, derivados del ácido benzoico, como los polímeros del ácido
gálico, compuestos que en general se encuentran unidos a azúcares y constituyen el
grupo de los taninos hidrolizables. De menor importancia son los compuestos de tipo C6-
C2, derivados del ácido fenilacético; por ejemplo el ácido homogentísico. El grupo de
fenoles simples más extenso es el C6-C3, que constituyen los cinamoil derivados. Estos
compuestos, junto con los de tipo C6-C1 y C6-C2, suelen acumularse en estructuras
periféricas del vegetal, como las glándulas de esencias, pues son componentes de los
aceites esenciales. Dentro de este grupo, los C6-C3, se encuentran también las cumarinas
que son compuestos de tipo bicíclico y están ampliamente distribuidas en el reino vegetal,
de las que se han aislado más de 1000 estructuras diferentes.
Pero en las plantas, con frecuencia, aparecen fenoles de estructuras más complejas como
las ligninas, polímeros de alto peso molecular de una distribución universal en las plantas
superiores, donde se encuentran reforzando la pared de las células. Por el contrario,
aunque el número de estructuras de estilbenos no sea muy amplio (unos 200), estas
estructuras se encuentran en un gran número de especies vegetales, localizándose
principalmente en la médula del tronco de especies arbóreas como el pino o el eucalipto.
La forma molecular más extendida de este grupo es el resveratrol, muy característico de
las familias Pinaceae y Vitaceae. En esta última familia, a diferencia de la mayoría de
vegetales, concretamente en el género Vitis, el resveratrol se encuentra en tejidos vivos
que forman parte de diferentes órganos como las hojas o los frutos. Por ejemplo, en la uva
el resveratrol se acumula principalmente en la epidermis, y por ello, las uvas y el vino
constituyen una fuente casi exclusiva de resveratrol, en la dieta humana.
Fenoles complejos son también los flavonoides e isoflavonoides, grupo que comprende
más de 4000 estructuras químicas ampliamente representadas en la mayoría de las
plantas superiores. Estos compuestos, están principalmente unidos a azúcares, aunque
también se pueden encontrar sus formas libres. La presencia de muchos de ellos es
fácilmente reconocible como pigmentos de flores y frutos. En la mayoría de los flavonoides
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
48
la cadena carbonada que une los anillos A y C se cicla por acción de una isomerasa
creando el núcleo del flavano.
Los flavonoides se clasifican en función del grado de oxidación del anillo central (B),
siendo las flavonas con 650 estructuras químicas y los flavonoles con más de 1000, las
formas moleculares más frecuentes. Este grupo también incluye las proantocianidinas que
pueden formar polímeros, que son las catequinas o taninos condensados, pero estos
compuestos a diferencia de los polímeros del ácido gálico, no experimentan hidrólisis. En
general, los flavonoides son pigmentos cuya gama de colores comprende del blanco al
rojo y los tonos violáceos, aunque hay algunos que no presentan coloraciones.
De particular interés es el grupo de las antocianidinas, pigmentos muy abundantes en los
vinos tintos, pues son responsables de las coloraciones rojo, azul y violeta; en general a
pH ácido estos compuestos presentan coloraciones rojizas, mientras que a pH más
básicos presentan tonos azulados.
Por migración del anillo C, de la posición 2 a 3 del anillo B se obtiene el grupo de los
isoflavonoides que integra más de 230 estructuras, estos compuestos son importantes
para los vegetales, porque defienden a las plantas del ataque de patógenos. [8]
Algunos ejemplos de compuestos fenólicos son:
FLAVONOIDES: En el vino existen cuatro tipos de flavonoides que son los
principales responsables del color de los vinos y son: Kaempferol, Quercetin,
Myricetin y Dihydroquercetin (también conocido como Taxifolin). En los vinos tintos
se encuentran los cuatro a diferencia de los vinos blancos que solo tiene los
primeros dos y son los que aportan el color amarillo. También les brindan algunas
de sus propiedades antioxidantes y bactericidas, así como las texturas que
presentan.
Según los cambios en R3 los flavonoides pueden clasificarse de acuerdo a las
sustituciones que presente; si R3 = H; Flavonol Si R3 = OH, Si R3 = H; Flavanonol
Si R3 = OH
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
49
Figura 1.23. Estructura del flavonol (a). [7]
Figura 1.24. Estructura del flavonol (b). [7]
ANTOCIANOS: Son los pigmentos rojos de las uvas que se localizan
principalmente en la cáscara, aunque en algunos casos pueden encontrarse en la
pulpa. También se encuentran en grandes cantidades en las hojas, principalmente
al final de la temporada de crecimiento. Existen cinco estructuras de antocianos:
Figura 1.25. Estructura de los antocianos. [7]
El Malvidin es el que se encuentra dominante en todas las uvas moradas, su
concentración puede variar, por lo tanto forma la base del color de la uva y por
extensión del vino.
a) R3 = OH R´3 R´5 Name of aglycone H H Kaempferol OH H Quercetin OH OH Myricetin
b) R3 = OH R´3 R´5 Name of aglycone OH H Dihydroquerctin (taxifolin)
R´3 R´5 Name of aglycone OH H Cyanidin OCH3 H Peonidin OH OH Delphinidin OH OCH3 Petunidin OCH3 OCH3 Malvidin
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
50
TANINOS: Son sustancias (amargos y astringentes al gusto) capases de producir
combinaciones estables con proteínas y otros polímeros de las plantas como son
los polisacáridos. Los taninos también se usan para que la piel de los animales no
se pudra y pueda realizarse la transformación en ropa (por eso los lugares donde
se trata la piel se llaman Taneras). Existen dos tipos de taninos, los hidrolizables
(que no se encuentra naturalmente en las uvas) y los condensados que tiene la
base estructural de cualquier compuesto fenólico y se dividen en catequinas
(moléculas cargadas positivamente) y epicatequinas (moléculas cargadas
negativamente). [7]
Figura 1.26. Estructura de los taninos. [14]
1.3.3 Distribución de los polifenoles en las plantas
La distribución de polifenoles en las plantas es muy amplia y se han encontrado en más
del 60% de las especies vegetales donde se ha investigado su presencia. Además,
aunque con frecuencia se piense que los flavonoides son pigmentos exclusivos de flores y
frutos, también pueden encontrarse en todo el vegetal, incluidas la raíz, el tallo o las hojas.
Obviamente, dada su amplia distribución, muchos de estos compuestos son ingeridos por
el hombre pues son componentes de alimentos y bebidas; por ejemplo en Estados Unidos
el consumo medio de flavonoides es de 1 g/día y su procedencia es por este orden: el
cacao, los refrescos de cola, el café, la cerveza y el vino. Aunque no se dispone de datos,
en España, donde la dieta es más rica en frutas, verduras y el consumo de vino es más
habitual, seguramente la ingesta de flavonoides es muy superior. [8]
Funciones de los polifenoles en las plantas. Los fenoles desempeñan importantes
funciones fisiológicas en los vegetales, en general se oxidan con mucha facilidad y actúan
como antioxidantes. También de una forma bastante general, los fenoles actúan como
inhibidores del crecimiento de las plantas, aunque se han encontrado algunas estructuras,
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
51
que de forma específica lo activan, al inhibir la degradación de una hormona vegetal que
es la auxina. Particularmente, las semillas acumulan importantes cantidades de fenoles en
sus cubiertas que actúan como un filtro para que el oxígeno no llegue al embrión,
inhibiendo su germinación.
Además, los fenoles suelen acumulares en las capas más superficiales de los vegetales y
captan hasta el 90% de las radiaciones UV, impidiendo los efectos nocivos de estas
radiaciones en los tejidos internos de la planta.
Pero las acciones más características de estos compuestos son establecer relaciones
químicas de las plantas con su entorno, es decir entre plantas, las relaciones con insectos
o vertebrados y las relaciones con microorganismos.
Los fenoles, son componentes de esencias y pigmentos de las flores que confieren
aromas y coloraciones atrayentes de insectos, con lo que se favorece el proceso de
floración, en las plantas polinizadas por insectos. Del mismo modo, los fenoles también
confieren aromas y colores a los frutos que los hacen apetecibles para los herbívoros, con
lo que se favorece la dispersión de semillas con las heces.
Las plantas compiten entre ellas para preservar sus territorios y en esta lucha participan
los fenoles, como el ácido salicílico, que sintetizan algunas especies vegetales y son
tóxicas para otras, impidiendo por ello su desarrollo.
A nivel de microorganismos, las plantas se defienden del ataque de patógenos
sintetizando fitoalexinas, mayoritariamente polifenoles, que son tóxicos para los
microorganismos y su presencia previene las infecciones. También los fenoles protegen a
las plantas generando sabores (principalmente amargos) o texturas (los taninos) que
resultan desagradables para los herbívoros, por lo que este tipo de animales se nutren de
otras plantas.
1.3.4 Propiedades terapéuticas de los polifenoles
Muchos polifenoles presentan actividades terapéuticas y por ello, se han utilizado desde la
antigüedad en fitoterapia. Los taninos, por ejemplo, confieren a las plantas que los poseen
propiedades astringentes, vasoconstrictoras y antiinflamatorias, pudiéndose utilizar en el
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
52
tratamiento de las hemorroides. Las antraquinonas son laxantes, algunas calconas actúan
como antihelmínticos y muchos isoflavonoides, furanocumarinas y estilbenos son
antibacterianos y antimicóticos. Además al igual que en las plantas, en el hombre los
polifenoles ingeridos formando parte de alimentos pueden actuar como antioxidantes y
algunos estilbenos e isoflavonoides tienen actividad estrogénica dada su similitud
estructural con el estrógeno de síntesis dietilestilvestrol. Finalmente destacar que muchos
de estos compuestos que se encuentran en proporciones variables en los diferentes tipos
de vinos, podrían ser responsables del efecto preventivo que tiene el consumo moderado
de vino sobre las enfermedades cardiovasculares, el cáncer y otras enfermedades
degenerativas. [8]
Los antioxidantes no solo son sustancias que podemos encontrar en los alimentos, sino
que algunas infusiones nos permiten obtenerlos para neutralizar el efecto de los radicales
libres en el organismo y proteger la salud del mismo.
Cada vez que se lleva a cabo la alimentación se consumen antioxidantes, sin embargo es
posible incrementar la cantidad ingerida, aumentando los beneficios que brindan, a
continuación se presentan algunos ejemplos de líquidos cuyo contenido de antioxidante ha
sido comprobado:
♦ Té verde y té rojo: por su contenido en polifenoles, el té verde y el té rojo son
excelentes recursos para calentar el cuerpo e inmunizarse ante la acción perjudicial
de los radicales libres.
♦ Té de orégano: colocando orégano sobre un lienzo y este sobre una taza,
podremos obtener un té de orégano al volcar por encima agua caliente. Se ha
demostrado que una sola cucharada de orégano tiene mas cantidad de
antioxidantes que una manzana entera, e incluso, dentro de las hierbas aromáticas,
es una de las principales en la lucha contra los radicales libres.
♦ Leche con cacao: el cacao es una excelente fuente de polifenoles antioxidantentes
y por eso, combinado con leche, es ideal para beber en caliente y disfrutar de sus
beneficios.
CAPÍTULO I. ANTECEDENTES
53
♦ Infusión vegetal: colocando 1 tomate, 1/2 rama de apio y 3 hojas de espinacas en
una licuadora, se obtiene una infusión ideal para consumir en caliente, a modo de
sopa, que contiene licopenos y flavonoides, ambos con fuerte actividad antioxidante
y antiinflamatoria.
♦ Té de arándanos: con la pulpa del arándano y un poco de agua en ebullición, se
puede lograr una infusión rica en carotenoides y antocianinas con acción
antioxidante.
Si bien el cuerpo tiene sus propias defensas contra los radicales libres, condiciones como
el estrés diario, el poco descanso nocturno, la realización de ejercicios físicos de larga
duración o adversidades climáticas, provoca una necesidad de requerir ayuda extra para
proteger la salud del daño oxidativo. [9]
Es debido a esto que se establece la necesidad de investigar nuevas infusiones que
contengan estos compuestos químicos que proporcionan grandes beneficios a la salud
humana, y de esta manera procurar un aumento en el consumo de los diversos alimentos
que suministran estas mejoras.
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
54
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
El té es una bebida milenaria de origen asiático, cuyas cualidades se obtienen de la planta
que se extrae. Aunque no se tiene certeza del lugar de origen de esta bebida la leyenda
más aceptada hasta el momento ubica a China como el país donde se inicio el consumo
de este.
En la antigüedad el término té se refería únicamente al líquido resultante del proceso de
extracción de las sustancias solubles de las hojas del árbol conocido como té silvestre, lo
que hoy en día los botánicos han nombrado como Camelia Sinensis utilizando agua a una
temperatura cercana a su punto de ebullición; con el paso del tiempo la expresión se
generalizó hasta el punto en que se emplea para hacer referencia al uso de otras plantas.
Sin embargo es necesario aclarar que el procedimiento con que se logra separar las
propiedades de la planta para poder obtenerlas disueltas en agua es un proceso de
extracción cuyo producto es denominado de forma general como infusión.
Existen dos maneras en las que se comercializan las hierbas utilizadas en la elaboración
de las extracciones; en forma natural y en forma comercial, la primera se refiere al uso de
las plantas tal como crecen en la naturaleza, estas se pueden adquirir en mercados fijos o
ambulantes; la segunda forma se refiere a los productos embolsados y empaquetados que
se encuentran en venta en supermercados y tiendas, existen diversas marcas reconocidas
que comercializan estos productos. Ambas formas involucran un proceso de preparación
diferente, brindando mayores ventajas los productos comerciales.
En ambos tipos de muestras, se encuentran trazas de metales pesados, los cuales son de
interés ya que estos pueden llegar a tener efectos negativos en la salud humana, estos
elementos provienen de diversas fuentes, entre las cuales se encuentra la contaminación
del suelo en el que se cultivan las hierbas y el uso de fertilizantes químicos y plaguicidas
en la agricultura.
Algunos metales, como el Cobre (Cu) o el Zinc (Zn) en pequeñas dosis son esenciales
para conservar la salud humana e influyen de manera directa en las funciones que
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
55
realizan algunos órganos importantes del sistema digestivo y circulatorio entre otros; sin
embargo en cantidades excesivas pueden ser tóxicos y llegar a tener condiciones fatales.
Los metales pesados pueden ser divididos en dos categorías en base a la función que
desempeñan en la nutrición:
1. Metales esenciales: Son aquellos cuya ausencia o influencia en la dieta humana
modifica los procesos metabólicos provocando en ocasiones algunas
enfermedades; entre estos se encuentran: el Sodio (Na), Potasio (K), Calcio (Ca),
Cobre (Cu), Zinc (Zn) y Manganeso (Mn), entre otros.
2. Metales no esenciales: Estos pueden ser absorbidos en cantidades pequeñas y
eliminados a través de los diversos líquidos secretados por el cuerpo humano,
como la orina y los jugos gástricos; entre este tipo de metales se encuentran: el
Plomo (Pb), Cadmio (Cd), Mercurio (Hg), Aluminio (Al), etc.
Estos metales se encuentran en pequeñas cantidades (trazas), el incremento en la
concentración de los metales pesados en los alimentos puede causar un efecto tóxico
cuyos efectos dependen de la cantidad, la naturaleza y la reacción química de los metales
con otras sustancias de los alimentos [10]; en determinadas condiciones también tienen
efectos benéficos en el organismo. A continuación se mencionan los principales elementos
traza y algunas de sus propiedades:
• Hierro (Fe): Este elemento forma el núcleo de la hemoglobina y la mioglobina, que
son proteínas de transporte y almacenamiento del Oxígeno, influye en el
rendimiento y en la actividad de las enzimas; la carencia de este elemento produce
cansancio y decaimiento general debido a la carencia de Oxígeno. Se encuentra
distribuido en algunos alimentos de la dieta como la carne, huevos, vegetales,
cereales, las almejas, los mejillones y frutos secos, la biodisponibilidad del Hierro
puede aumentar por el consumo de alimentos ricos en ácido ascórbico. El Hierro
puede presentarse en forma orgánica (hemo) como en los hidróxidos o en forma
inorgánica (no hemo) que son sustancias más degradadas a formas más simples
para su mejor absorción, es decir, más solubles. Ambas formas del hierro son
absorbidas por diferentes mecanismos. Se considera que aproximadamente el 6%
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
56
del hierro presente en los alimentos es absorbido por la mucosa digestiva en
hombres y un 14% en las mujeres.
• Cobre (Cu): El Cobre es un nutriente esencial para todos los vertebrados y algunas
especies inferiores. Suele actuar en el metabolismo orgánico como componente
estructural de proteínas, interviene en la formación de hemoglobina. Posee además
una función fundamental en la acción de enzimas relacionadas con reacciones con
reacciones de oxidación y catálisis, el cobre es un micromineral que se acumula en
los músculos, huesos, corazón, cerebro, riñones e hígado, es indispensable para
que los huesos, tendones, tejido conectivo y el sistema vascular se desarrollen y
estén en perfecto estado.
Se incorpora habitualmente el organismo por vía digestiva. Existe una relación del
grado de absorción con la concentración de otros minerales en los alimentos, como
es el caso del molibdeno, el Zinc o el Hierro. La principal vía de excreción del cobre
es la biliar, aunque también es importante la urinaria, ambas relacionadas
estrechamente con la presencia de Molibdeno o Zinc que pueden hacer aumentar o
disminuir estas excreciones. La fuente más importante de cobre en la dieta es el
hígado, le siguen los alimentos marinos, las nueces y las semillas. La concentración
de cobre en agua de bebida es muy variable, estando fuertemente influenciada por
la interacción de la acidez del agua con el sistema de cañerías.
Se recomienda de 1.5 a 3.0 mg/día de Cobre para adultos. Rara vez se presentan
casos de excesos de este micromineral en el organismo, en tal situación lo que
ocasiona es un mal funcionamiento de riñones, desórdenes neurológicos y hepatitis.
La carencia de cobre también es poco común y mucho más en personas que se
alimentan de manera equilibrada, pero cuando sucede se producen diversos
trastornos en la salud del enfermo como anemias moderadas a severas, además,
desmineralización ósea, detención del crecimiento, anorexia y vulnerabilidad a
infecciones.
• Zinc (Zn): El Zinc forma parte de unas 80 enzimas, interviniendo en el metabolismo
de ácidos nucleicos y proteínas; se estima en unos 2 a 3 g el contenido total de Zinc
en el organismo, participa en la expulsión del dióxido de carbono, se acumula
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
57
rápidamente en el hígado, páncreas, bazo y riñones, y especialmente en la glándula
prostática del hombre y en el ojo. El contenido de Zinc en el hueso y músculo es
relativamente elevado, pero no se encuentra en equilibrio con el resto del
organismo, sin embargo, los fluidos orgánicos son una buena indicación del Zinc
disponible, encontrándose éste en ellos en pequeñas cantidades, por lo que se
pueden dar rápidos desajustes. La principal vía de excreción es la fecal, siendo las
cantidades excretadas por orina realmente insignificantes. Las cantidades
eliminadas con el sudor tampoco suelen ser muy elevadas. El Zinc se puede
encontrar en cereales integrales como el trigo, avena, arroz, maíz, en semillas de
girasol, cacahuates, nuez, almendras y avellanas; verduras como la cebolla, el ajo,
y perejil, algunas legumbres como la lenteja, los chicharos, alubias, garbanzos, en
la carne, huevos, hígado, mariscos (especialmente las ostras) e incluso el té y las
infusiones semejantes. La ingesta recomendada de Zinc es de 15 mg/d para
hombres y 12 mg/d para las mujeres.
El Zinc favorece principalmente a nuestra piel, implicado en muchos procesos
metabólicos, ayuda a controlar el crecimiento, el desarrollo sexual, la cicatrización
de heridas, el mantenimiento de la piel, el pelo, las uñas y de las membranas
mucosas. Cumple también funciones aliviando alergias, aumenta la inmunidad
natural contra infecciones bacterianas y destruye elementos tóxicos como el cadmio
Aunque su conocimiento es aún reciente, la carencia de zinc se produce por la mala
asimilación o por pérdidas excesivas de sudor u orina. Los niveles de Zinc en el
organismo se suelen ver disminuidos por consumo de café y el alcohol en exceso.
Como favorece principalmente a nuestra piel, uno de los síntomas de carencia se
observa en el retraso de la cicatrización de las heridas y en la dermatitis alrededor
de los orificios. Los síntomas más comunes de la carencia de Zinc suelen ser los
problemas de próstata en hombres mayores a 45 años y las irregularidades
menstruales. Dificultades para la erección, retraso de crecimiento uterino y anemia.
Otros síntomas son la caída del cabello, la pérdida total o parcial del gusto y la
pérdida de agudeza olfativa, la anorexia, las diarreas, náuseas, vómitos y fiebre.
Las defensas se debilitan y cogemos con más facilidad y rapidez diferentes
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
58
infecciones. En los niños se apreciará un retraso en el crecimiento síntoma común
debido a cualquier carencia de nutrientes.
El exceso de Zinc es muy raro pero puede identificarse en personas que se
exponen a la inhalación de polvo de óxido de Zinc o se exponen en los distintos
trabajos e industrias como en la elaboración de aleaciones (mezcla de metales
fundidos), fundición de latón o bronce, fabricación de fusiles eléctricos, soldadura a
gas, reciclado de desechos metálicos, elaboración de pinturas, aserrar y pulverizar
metales, construcción de techos, etc. En este caso, las personas expuestas deben
ser tratadas adecuadamente.
• Níquel (Ni): Debido a la usual presencia de Níquel en prácticamente todos los
alimentos, es difícil determinar si es esencial para el hombre. La cantidad total de
níquel en un individuo medio se sitúa en torno a 10 mg, la mayor proporción del
cual se encuentra en la piel (18%) y hueso (en médula y en matriz mineral). Las
cantidades de Níquel en la dieta parecen influir decisivamente en le contenido de
este metal en el hígado y músculo.
La funcionalidad del Níquel en el organismo no esta muy bien definida, al parecer
intervine en la acción de seis deshidrogenasas hepáticas distintas. Se supone que
los mecanismos de absorción de níquel son los mismos o similares receptores que
para el Hierro y el Cobalto.
El 60% del Níquel absorbido es eliminado por orina. Se consumen de 0.3 – 0.6
mg/d de Níquel, que proceden principalmente de los alimentos de origen vegetal. El
beneficio más importante del níquel se reduce a la absorción del Hierro, en tanto
que en deficiencias de Hierro se produce una mayor absorción de Níquel.
Aunque no están completamente demostrados los efectos de la deficiencia de
Níquel, parece que pudiera dar lugar a degeneraciones hepáticas y problemas
metabólicos.
• Plomo (Pb): es un elemento traza esencial, necesario para el organismo, y su
ingesta mínima no presenta problemas ya que está presente, de un modo casi
general en los alimentos. El mayor problema lo constituye su exceso, ya que
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
59
produce anemias, así como desarreglos en el funcionamiento cerebral y desarrollo
intelectual. Cantidades significativas de plomo se pueden liberar en los alimentos
envasados o conservados en botes metálicos, si no están protegidos, por ejemplo,
con una capa de laca, y si el contenido es ácido. Así los valores normales de
contenido en Plomo, se miden en partes por millón; algunos alimentos que lo
contienen son: el zumo de uva, limón, naranja, piña o tomate cuya concentración se
encuentra en el orden de 0.01 a 0.06 ppm. Inmediatamente tras abrir un bote de
tales zumos, el contenido en Plomo puede haber aumentado unas 10 veces,
situándose en el rango de 0.15 a 0.36 ppm. Tras permanecer abiertos 4 días, el
plomo disuelto alcanza valores dobles o triples respecto a los anteriores. Por tanto,
es recomendable utilizar envases protegidos superficialmente y consumir su
contenido inmediatamente tras su apertura.[11]
2.1 ANÁLISIS DEL CONTENIDO DE METALES PESADOS EN LAS INFUSIONES DE HIERBAS POR ABSORCIÓN ATÓMICA
Se realizó el análisis del contenido de diferentes metales pesados: Cobre (Cu), Zinc (Zn),
Níquel (Ni), Hierro (Fe) y Plomo (Pb), en infusiones de hierbas utilizadas como té, por
medio de la técnica de absorción atómica por flama, debido a los beneficios que se les
atribuyen a estos extractos.
2.1.1 Materiales
Se utilizaron productos comerciales y hierbas utilizadas para realizar infusiones con
carácter alimenticio, seleccionados por su frecuente consumo en Latinoamérica: (1) Jamaica Hibiscus sabdarifa L., (2) Boldo Peomus boldus Molina, (3) Limón Citrus limonium
Risso, (4) Doce flores que es una mezcla de hierbas cordia morelosana, eucalyptus
globulus, gnaphalium spp, magnolia grandiflora, chiranthodendron pentadactylon, citrus
aurantium, juniperus flaccida, cupressus benthamii, caesalpinia pulcherrima, crataegus
pubescens, ternstroemia pringlei, viola odorata, (5) Árnica Trixis inula Crantz, (6) Abango
Glicyrrhiza glabra, Pinabeto officinalis, Circium mexicanum, Cresentia alata, Eucaliptus
globulus, Cordia boissieri, Bouganvilleo glabra, (7) Manzanilla Matricaria chamomilla L.; y
solo la presentación comercial para: (8) Verde Camellia sinensi, (9) Canela Cinnamomum
verum, (10) Samadhí que al igual que las Doce flores es una mezcla de hierbas Hypericum
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
60
silenoides jass, Smila, x cordifolia, Cymbopogan ciltratus, Hibiscus sabdariffa, (11) Negro
Camellia sinensis.
En el caso de los productos comerciales se utilizaron dos bolsas de 1.5 g cada una de
producto en polvo conocido como té instantáneo, disuelto en 250 mL de agua purificada
para consumo humano, a una temperatura de 92°C, dejando reposar durante 24 horas.
Para la preparación de la infusión a base de hierbas, se pesaron 3 g de la hierba en una
balanza analítica, para aquellas que se componen por varias plantas, se procuró mantener
una homogeneidad en la muestra, se agregaron 300 mL de agua purificada para consumo
humano, a una temperatura de 92°C, dejando reposar durante 24 horas.
Se requiere del uso de material de laboratorio: vaso de precipitados de 100 mL, vidrio de
reloj, pipeta de 10 mL, probeta de 100 mL, embudo de vidrio estriado, papel Whatman No.
47, matraz aforado de 100 mL lavado y enjuagado con una solución de ácido nítrico
(HNO3) al 2%.
Cabe señalar que se asemejaron las condiciones normales en las que se preparan las
infusiones caseras, a manera de tener datos más acertados en los estudios realizados.
2.1.2 Preparación de muestras
Una vez obtenida la infusión se prosiguió a la digestión de muestras, para lo que se
midieron 40 mL de infusión agregando 10 mL de ácido nítrico concentrado (HNO3) en un
vaso de precipitados de 100 mL, se tapa con el vidrio de reloj, sellando todos lo huecos
para impedir que se escapen los vapores que se desprenden por el calentamiento que
recibe de la parrilla eléctrica; por seguridad el suministro de calor se realiza en la campana
de extracción; la digestión se debe realizar controlando la temperatura, ya que se debe
impedir que la muestra llegue a ebullición para impedir la generación de vapores. El
proceso se realiza hasta que el color de la infusión cambie de turbio a traslucido (tiende a
un tomo amarillo muy bajo, esto debido al contenido de Fe).
Una vez alcanzada esta coloración, se retira del calentamiento, se deja enfriar a
temperatura ambiente (a 25°C) y se filtra con el embudo estriado y con papel Whatman
No. 47; el producto se recibe en el matraz aforado de 100 mL, y se completa hasta la
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
61
marca con agua destilada; se agita vigorosamente para homogenizar la muestra y se
vacía en una botella de plástico previamente lavado y enjuagado, posteriormente se
etiqueta con el nombre de la muestra y la fecha de digestión manteniendo las muestras en
espera de ser analizados por la técnica de absorción atómica para la determinación de
metales pesados.
La preparación de estándares requeridos para la calibración del equipo de absorción
atómica se elaboran a partir de una solución madre con una concentración de 1000 ppm
de cada elemento traza (Cu, Zn, Ni, Fe y Pb); de acuerdo a las especificaciones del equipo
se requieren:
Tabla 1.5. Concentración de estándares requeridos en la calibración del espectrómetro de absorción atómica
Elemento Concentración
Ni 7 ppm
Zn 1 ppm
Pb 20 ppm
Cu 4 ppm
Fe 5 ppm
Nota: MANUAL DEL ESPECTRÓMETRO DE ABSORCIÓN ATÓMICA
A manera que la absorbancia leída en cada estándar sea de 0.2, ya que es la
especificación que indica una adecuada sensibilidad en el equipo.
De igual modo se debe contar con los estándares adecuados para poder realizar la curva
de calibración, dichos estándares son de las siguientes concentraciones: 0.05 ppm, 0.1
ppm, 0.3 ppm, 0.7 ppm; al igual que un blanco, el cual se prepara de la misma manera que
la muestra pero sin tener algún contenido de ella, con el fin de tener un punto de partida
como referencia libre de mentales, de esta manera se tiene una ordenada inicial. El
volumen medido de la solución madre para la preparación de los estándares requeridos en
esta técnica se calcula mediante la siguiente formula:
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
62
CpatrónmLppmV ∗=∗ 100100 (Requerida en cada caso) ec. (14)
De esta manera, para el estándar de 7 ppm, se agregan 7 mL y se aforan a 100 mL de
agua desionizada, similar a este ejemplo se realiza para cada una de las especificaciones
requeridas.
2.1.3 Método de espectrometría de absorción atómica por flama.
Al iniciar el análisis se debe de realizar la calibración del equipo, es decir, verificar la
lámpara; la profundidad, la altura y el ángulo del quemador y comprobar que la
absorbancia de la flama sea cero; y a su vez se encuentren en condiciones adecuadas y
en la alineación correcta, esto es para asegurar que el haz de luz emitido por la lámpara
pase exactamente por el lugar donde se quemará la muestra problema y brinde una
lectura correcta. Se inicia con la instalación de la lámpara del elemento a analizar,
después se ingresan los parámetros requeridos y finalmente se enciende la flama de
acetileno.
Una vez verificado el equipo, se procede al ajuste de los datos en el software del equipo,
estos pueden consultarse en el handbook correspondiente, los cuales son: longitud de
onda para el elemento a analizar, el slit o hendidura, la sensibilidad, rango de linealidad
(que es el parámetro que brindan las lecturas de la absorción de los estándares de
calibración preparados para cada metal analizado), también se toma nota de la intensidad
de la corriente de la lámpara, la energía que esta emite y el tiempo destinado para cada
lectura, que en este caso se realiza de manera manual.
Ya programado el equipo, se inicia el análisis con la lectura de absorbancia del blanco,
para poder utilizar este dato como parámetro de referencia, seguido de la lectura
realizada al estándar de calibración, para asegurarnos de la certeza de las lecturas,
posteriormente se inicia la lectura en los estándares para realizar la curva de equilibrio y
finalmente se ingresan las muestras. Cabe mencionar que entre cada análisis se debe de
lavar el capilar que succiona las muestras, para evitar contaminación y como resultado
datos no certeros que puedan acarrear futuros problemas, también se debe esperar a que
la pantalla registre un dato de 0.000 de absorbancia para que se pueda continuar con los
análisis posteriores.
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
63
Para cambiar la lámpara correspondiente al siguiente metal, en primer lugar se debe
apagar la flama, después apagar la lámpara y se procede al cambio de la misma, en caso
de ser el análisis final, antes de apagar completamente el equipo se debe realizar la purga
de la línea de acetileno para evitar la acumulación de este gas y prevenir posibles
explosiones. Bajo estas condiciones se han realizado los análisis de los elementos traza:
Cu, Fe, Pb, Zn y Ni, para cada muestra preparada previamente.
La longitud de onda a las que se midió el contenido de los metales pesados son:
Tabla 1.6. Longitud de onda especifica para la determinación de los elementos traza
Elemento Longitud de onda
Ni 232 nm
Zn 213.9 nm
Pb 283.3 nm
Cu 324.8 nm
Fe 248.3 nm
Nota: MANUAL DEL ESPECTRÓMETRO DE ABSORCIÓN ATÓMICA
Se obtuvieron las curvas de calibración necesarias para la cuantificación de los elementos
traza en ppm. Con las ecuaciones de regresión para cada metal y considerando la dilución
realizada en el tratamiento de cada infusión, se obtienen las cantidades de los metales
totales de acuerdo a la siguiente ecuación:
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∗=Valícuota
Vaforoppmgráficappmmetal ec. (15)
2.2 CARACTERIZACIÓN DE LAS VARIEDADES DE INFUSIONES EN EL INFRARROJO MEDIO
La determinación de los componentes químicos de las infusiones se ha realizado por
medio del método espectrofotométrico de infrarrojo medio, con el objetivo de identificar los
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
64
grupos funcionales presentes en cada infusión, los cuales le confieren a las moléculas
características específicas.
2.2.1 Materiales
Esta técnica se realizó a los productos comerciales, ya que la pureza y homogeneidad de
dichos materiales son importantes para mantener la efectividad de los resultados.
Esta técnica no destructiva, en el modo ATR (Reflectancia Total Atenuada) las muestras
no necesitan ninguna preparación, el uso de este accesorio con cristal de diamante
permite la obtención de espectros de materiales poco usuales en esta técnica, como por
ejemplo sólidos pulverizados, espumas, fibras, etc; aunque se requieren algunos
requisitos, las muestras comerciales de infusiones se presentan en forma pulverizada, sin
embargo debido a las condiciones en que el equipo funciona, se requiere un sólido con
una partícula más fina, el cual se consigue remoliendo la hierba pulverizada, reduciendo el
tamaño de partícula solo se utiliza el remanente de la tapa del molino.
2.2.2 Método espectrometría de infrarrojo medio.
El procedimiento para realizar el análisis inicia al encender el equipo, la calibración de la
lámpara y el sistema óptico interno del espectrofotómetro es de manera automática. El
equipo utilizado en el presente trabajo es marca Perkin Elmer, cuenta con un software muy
avanzado, el cual prepara las condiciones de trabajo dependiendo del tipo de muestra de
la que se trate, utiliza un dispositivo ATR horizontal en los que la muestra líquida o sólida
se coloca sobre el cristal. Estos accesorios se acoplan en los equipos FTIR de manera
sencilla, una variante de esta técnica es la que utiliza un cristal de diamante, de esta
manera se pueden producir grandes presiones sobre el cristal, lo que facilita
especialmente el análisis de sólidos al asegurar un contacto más efectivo y reproducible.
Debido a la naturaleza de la muestra, en este caso hay que garantizar que el contacto
entre muestra y cristal sea completo, esto se consigue ejerciendo sobre la muestra una
presión controlada y disponiendo de un tamaño de partícula pequeño y lo más uniforme
posible, eliminando cualquier tipo de preparación de la muestra.
Para las muestras líquidas, basta colocar una cantidad suficiente para que moje
completamente el cristal de la celda, prestando especial atención a que no se formen
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
65
burbujas sobre la superficie del mismo, lo que afectaría enormemente a la repetibilidad de
las medidas, basta con depositar un pequeño volumen sobre el cristal sin preocuparse por
su reactividad química. [13]
Las mediciones realizadas se traducen en señales puntuales, de tal modo que el resultado
final consiste en un único espectro que es el promedio de un número determinado de
escaneos obtenidos consecutivamente de la misma muestra. El espectro obtenido se
utiliza para cuantificar el analito en la muestra mediante la comparación con un blanco, sin
embargo en las condiciones en las que realizó este estudio, el blanco puede o no
realizarse, ya que el cristal brinda una mayor limpieza en los espectros obtenidos.
Otra de las ventajas proporcionadas por este equipo, se puede tener acceso a
bibliografías electrónicas cargadas en el equipo, lo que facilita la identificación del o los
analitos encontrados en la muestra, proporcionando la longitud de onda en la que se
registra cada grupo funcional e incluso el nombre del compuesto al que corresponde. De
esta manera un análisis cuantitativo queda complementado con un análisis de tipo
cualitativo .siendo así uno de los más completos hasta el momento.
2.3 DETECCIÓN DE COMPUESTOS POLIFENOLICOS
Los polifenoles contenidos en las frutas, verduras y otros alimentos vegetales son
cualidades deseables e indeseables y están ausentes en los alimentos de origen animal.
Estos compuestos consisten en dos grupos conocidos: los flavonoides y los derivados del
ácido cinámico. Los flavonoides constituyen el grupo importante y amplio, se caracterizan
por la presencia del grupo C6-C3-C6 que es un esqueleto de carbono que consiste en dos
anillos aromáticos unidos por una cadena de tres carbonos alifáticos (ver p.49).
Este esqueleto se compone de dos fragmentos biogenéticamente distintos: los fragmentos
de C6-C3 los contiene el anillo B, y el fragmento C6 esta contenido en el anillo A.
El patrón de la hidroxilación de los núcleos de A y B y el grado de polimerización de la C6-
C3-C6 resultados de la unidad en un gran número de diferentes compuestos polifenólicos.
Los principales flavonoides de las plantas son las antocianinas, leucoantocyanitos,
flavonas y flavonoles ampliamente distribuido clases de los componentes de las plantas.
Existen numerosos métodos para la identificación de los polifenoles, tales como la
CAPÍTULO II. METODOLOGÍA
66
cromatografía en capa fina o bien métodos colorimétrico, sin embargo también se pueden
observar en los espectros debido a las características que presentan, es decir las
propiedades fluorescentes e la región UV del espectro electromagnético.
Los polifenoles se caracterizan por tener el grupo funcional de las cetonas, el cual se
puede ver reflejado en el espectro obtenido mediante la espectrofotómetro IR, por lo que
no se realizaron estudios o análisis independientes para la identificación de este tipo de
compuestos.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
67
CAPÌTULO III
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Una vez concluida la etapa de colección de datos aplicando los procedimientos
correspondientes de los métodos analíticos utilizados en el presente estudio, se procede al
procesamiento de los datos. El análisis de datos es el antecedente para la interpretación
de resultados de la investigación; en este caso los resultados se presentan en forma de
tablas, gráficos, espectros y su interpretación correspondiente.
3.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LOS ESTUDIOS PRACTICADOS A LAS INFUSIONES
Los análisis realizados a los extractos líquidos son: la determinación de metales pesados
en las infusiones de hierbas mediante la técnica de espectrometría de absorción atómica
que permite un análisis cuantitativo, los cuales se clasifican en dos grupos, los metales
traza benéficos para la salud humana como por ejemplo el Hierro, el Zinc, Cobre, etc.; y
aquellos metales reconocidos por sus características toxicológicas tales como el plomo, y
cromo entre otros. Otro método utilizado en la caracterización de las infusiones es el
estudio realizado con la técnica de espectrometría de absorción atómica por
transformadas de Fourier ATR (Reflectancia Total Atenuada) con punta de diamante, con
el cual se obtiene un análisis cualitativo de las infusiones; y de esta manera identificar los
grupos funcionales presentes en las extracciones a fin de compararlos con la estructura
característica del té verde, que es la referencia del presente estudio, debido a las
propiedades reconocidas científicamente que contiene dicho líquido.
3.1.1 Resultados del análisis del contenido de metales pesados por absorción atómica
Los datos de calibración del espectrofotómetro de absorción atómica se reportan de la
Tabla 1.7 a la Tabla 1.11, los valores varían dependiendo del metal analizado y son
consultados en el Manual del para Absorción atómica del equipo como resultado de
pruebas donde se obtiene la mayor sensibilidad del equipo, incluyendo las partes básicas
del instrumento, como la flama, la lámpara, el número de repeticiones entre otros, por lo
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
68
tanto brinda mejores resultados en los análisis ofreciendo confiabilidad y certeza en los
datos obtenidos.
A partir de la Figura 1.27 y hasta la Figura 1.31, se muestran las curvas de calibración de
los metales analizados, así como las ecuaciones de regresión lineal correspondientes a
cada una, con las que se realiza el cálculo de la concentración de las trazas de metales
cuantificados en cada una de las infusiones analizadas. Cabe aclarar que estas
ecuaciones se obtienen de la parte lineal de la curva de calibración, ya que es justamente
aquí donde existe un comportamiento proporcional entre la absorbancia y la
concentración, por lo que es posible interpolar las lecturas de absorbancia obtenidas por el
equipo.
Al obtener las concentraciones totales en las muestras analizadas comerciales y
directamente de hierbas, se procede a realizar la comparativa entre ambas a fin de
observar en que tipo de muestras se presenta la mayor cantidad de metales pesados y su
orígen. De igual modo, se realiza la comparativa con respecto a los limites de
concentración marcados como peligrosos por la normatividad vigente; cabe señalar que
no existe alguna norma mexicana que brinde estos parámetros aplicados en la
preparación de infusiones, por lo que ha sido necesario basar la comparativa en los
valores establecidos por la NOM-127-SSA1-1994, la cual trata de la salud ambiental,
estipula las características que debe tener el agua para uso y consumo humano,
incluyendo los límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua
para su potabilización, debido a la naturaleza de las muestras de infusiones acuosas; de
igual manera se ha complementado con los valores proporcionados por la EPA para el
caso particular del Níquel, ya que este metal no ha sido considerado por la normatividad
mexicana; estos valores se pueden observar en el anexo 3.
En el transcurso de el presente estudio, se ha manejado una unidad de concentración en
la cual se basan todos los resultados y valores estándar, es decir ppm (partes por millón);
es importante precisar que esta unidad de medida es utilizada de manera equivalente a
mg/L; si se tiene una concentración de 1 mg de soluto en 1 Kg de solución, se tiene una
millonesima parte del soluto en la solución y considerando que la densidad del agua es
aproximadamente 1 Kg/L medida a 4°C y 1 atm de presión, se dice entonces que 1ppm
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
69
CURVA DE CALIBRACIÒN Cu y = 0.0507x + 0.0011R2 = 0.9884
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8Concentraciòn (ppm)
Abs
orba
ncia
CURVA DECALIBRACIÒNCu
equivale a 1 mg de soluto en 1 L de solución; matemáticamente la equivalencia se realiza
como sigue:
Tabla 1.7. Condiciones de operación para la determinación de Cu
Longitud de onda 324.8 nmEnergìa de la làmpara 75Corriente de làmpara 15 mAAbsorbancia STD calibraciòn 0.2Slit 0.7Sensitividad 0.077 ppmRango lìneal 5 ppm màxTiempo (seg) 1 segRepeticiones 3
Concentraciòn (ppm) AbsorbanciaBlanco 0 0
0.05 0.0030.10 0.0060.30 0.0190.50 0.0270.70 0.035
CONDICIONES INICIALES DE MEDICIÒN
CURVA DE CALIBRACIÒN
Cu COMENTARIOS
Figura 1.27. Curva de calibración del Cu
ppmL
mgsolutoLt
mggmg
Kgg
LKg
Lsoluciónmgsoluto
Kgsoluciónmgsoluto
11
11
1000001
10001
10001
1
11
11
=⇒=••
=
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
70
CURVA DE CALIBRACIÒN Pb y = 0.012x - 0.0003R2 = 0.9932
0.000
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.006
0.007
0.008
0.009
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8Concentraciòn (ppm)
Abs
orba
ncia
CURVA DECALIBRACIÒNPb
Tabla 1.8. Condiciones de operación para la determinación de Pb
Longitud de onda 283.3 nmEnergìa de la làmpara 74Corriente de làmpara 10 mAAbsorbancia STD calibraciòn 0.192Slit 0.7Sensitividad 0.45 ppmRango lìneal 20 ppm màxTiempo (seg) 1 segRepeticiones 3
Concentraciòn (ppm) AbsorbanciaBlanco 0 0.000
0.05 0.0000.10 0.0010.30 0.0030.50 0.0060.70 0.008
PbCONDICIONES INICIALES DE MEDICIÒN
CURVA DE CALIBRACIÒN
COMENTARIOS
Figura 1.28. Curva de calibración del Pb
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
71
CURVA DE CALIBRACIÒN Ni y = 0.0349x - 0.0001R2 = 0.9886
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8Concentraciòn (ppm)
Abs
orba
ncia
CURVA DECALIBRACIÒNNi
Tabla 1.9. Condiciones de operación para la determinación de Ni
Longitud de onda 232 nmEnergìa de la làmpara 60Corriente de làmpara 25 mAAbsorbancia STD calibraciòn 0.205Slit 0.2Sensitividad 0.14 ppmRango lìneal 2 ppm màxTiempo (seg) 1 segRepeticiones 3
Concentraciòn (ppm) AbsorbanciaBlanco 0 0
0.05 0.0010.10 0.0030.30 0.0110.50 0.0190.70 0.023
COMENTARIOSNi
CONDICIONES INICIALES DE MEDICIÒN
CURVA DE CALIBRACIÒN
Figura 1.29. Curva de calibración del Ni
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
72
CURVA DE CALIBRACIÒN Zn y = 0.2421x + 0.0064R2 = 0.9871
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8Concentraciòn (ppm)
Abs
orba
ncia
CURVA DECALIBRACIÒNZn
Tabla 1.10. Condiciones de operación para la determinación de Zn
Longitud de onda 213.9 nmEnergìa de la làmpara 58Corriente de làmpara 15 mAAbsorbancia STD calibraciònSlit 0.7Sensitividad 0.018 ppmRango lìneal 1 ppm màxTiempo (seg) 1 segRepeticiones 3
Concentraciòn (ppm) AbsorbanciaBlanco 0 0
0.05 0.0210.10 0.0280.30 0.0850.50 0.1380.70 0.166
COMENTARIOSZn
CONDICIONES INICIALES DE MEDICIÒN
CURVA DE CALIBRACIÒN
Figura 1.30. Curva de calibración del Zn
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
73
CURVA DE CALIBRACIÒN Fey = 0.0678x - 0.0012
R2 = 0.9977
0.000
0.005
0.010
0.015
0.020
0.025
0.030
0.035
0.040
0.045
0.050
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8Concentraciòn (ppm)
Abs
orba
ncia
CURVA DECALIBRACIÒNFe
Tabla 1.11. Condiciones de operación para la determinación de Fe
Longitud de onda 248.3 nmEnergìa de la làmpara 61Corriente de làmpara 30 mAAbsorbancia STD calibraciòn 0.156Slit 0.2Sensitividad 0.1 ppmRango lìneal 5 ppm màxTiempo (seg) 1 segRepeticiones 3
Concentraciòn (ppm) AbsorbanciaBlanco 0 0.000
0.05 0.0010.10 0.0050.30 0.0200.50 0.0330.70 0.046
COMENTARIOSFe
CONDICIONES INICIALES DE MEDICIÒN
CURVA DE CALIBRACIÒN
Figura 1.31. Curva de calibración del Fe
Las absorbancias obtenidas durante el análisis realizado a las infusiones tanto
comerciales como tradicionales o plantas naturales mediante el método de absorción
atómica por flama se presentan en la Tabla 1.12 para los elementos de Cu, Zn, Ni, Fe y
Pb.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
74
Sobr
esPl
anta
Sobr
esPl
anta
Sobr
esPl
anta
Sobr
esPl
anta
Sobr
esPl
anta
Verd
e0.0
02***
*0.0
32***
*0.0
07***
*0.0
45***
*0.0
00***
*Ja
maìca
0.003
0.002
0.051
0.018
0.005
0.000
0.040
0.008
0.001
0.000
Negr
o0.0
04***
*0.0
30***
*0.0
01***
*0.0
03***
*0.0
02***
*Bo
ldo0.0
020.0
020.0
230.0
170.0
000.0
000.0
070.0
030.0
010.0
00Lim
òn0.0
030.0
030.0
350.0
150.0
010.0
010.0
170.0
030.0
000.0
00Ca
nela
0.002
****
0.025
****
0.003
****
0.013
****
0.000
****
12 F
lores
0.003
0.011
0.031
0.051
0.001
0.001
0.016
0.008
0.000
0.000
Arnic
a0.0
030.0
040.0
300.0
250.0
020.0
010.0
220.0
030.0
000.0
00Ab
ango
0.002
0.007
0.031
0.067
0.001
0.001
0.015
0.008
0.001
0.000
Sama
dhì
0.003
****
0.039
****
0.006
****
0.039
****
0.000
****
Manz
anilla
0.002
0.003
0.027
0.030
0.002
0.000
0.016
0.003
0.000
0.000
B-1
0.001
****
0.010
****
0.005
****
****
****
****
****
B-2
0.001
****
0.013
****
0.001
****
0.011
****
****
****
Abso
rban
cia
Mues
traCu
ZnNi
FePb
Tabla 1.12. Absorbancias de las infusiones analizadas
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
75
De las curvas corregidas por regresión lineal, se obtienen las concentraciones de
elementos traza contenidos en la muestra digerida, cabe señalar que dichos valores
pueden ser calculados de igual forma mediante las ecuaciones de las curvas corregidas,
obteniendo resultados con mayor confiabilidad y certeza; a continuación se presenta un
ejemplo de una corrida completa donde se puede observar el procedimiento realizado a
detalle para la obtención de las concentraciones utilizando ambos métodos de calculo
(método gráfico y método analítico).
Ejemplo No.1: Método analítico
Para el análisis de Cu en el té verde en sobre, se cuenta con la ecuación de regresión
lineal:
0011.00507.0 += XY
Despejando X en la ecuación anterior, se tiene: 0507.0
)0011.0( −=
YX
Donde: Y: Absorbancia
X: Concentración en ppm
Sustituyendo una absorbancia Y = 0.002, se calcula la concentración en ppm
ppmX 018.00507.0
)0011.0002.0(=
−=
Método gráfico
Con una absorbancia Y = 0.002, se lee una concentración de 0.018 ppm directamente de
la curva de regresión lineal.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
76
Figura 1.32. Ejemplo de obtención de la concentración de Cu, con una absorbancia de 0.002
Como se observa, los resultados son iguales, por lo que se opta por utilizar el método
analítico para obtener las concentraciones resultantes mediante la ecuación resultante del
método de regresión lineal aplicado a la curva de calibración, las cuales se muestran de la
Tabla 1.13 a la Tabla 1.17.
Para el cobre Cu 0011.00507.0 += XY ……………..ec. (16)
Tabla 1.13. Concentraciones de Cobre en las infusiones analizadas
Sobres PlantaVerde 0.018 ****Jamaìca 0.037 0.018Negro 0.057 ****Boldo 0.018 0.018Limòn 0.037 0.037Canela 0.018 ****12 Flores 0.037 0.195Arnica 0.037 0.057Abango 0.018 0.116Samadhì 0.037 ****Manzanilla 0.018 0.037B-1 0.000 ****B-2 0.000 ****
MuestraCu
Concentraciones
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
77
Para el cobre Zn 0064.02421.0 += XY ……………..ec. (17)
Tabla 1.14. Concentraciones de Zinc en las infusiones analizadas
Sobres PlantaVerde 0.106 ****Jamaìca 0.184 0.048Negro 0.097 ****Boldo 0.069 0.044Limòn 0.118 0.036Canela 0.077 ****12 Flores 0.102 0.184Arnica 0.097 0.077Abango 0.102 0.250Samadhì 0.135 ****Manzanilla 0.085 0.097B-1 0.000 ****B-2 0.000 ****
MuestraZn
Concentraciones
Para el cobre Ni 0001.00349.0 −= XY ……………..ec. (18)
Tabla 1.15. Concentraciones de Níquel en las infusiones analizadas
Sobres PlantaVerde 0.203 ****Jamaìca 0.146 0.000Negro 0.032 ****Boldo 0.000 0.000Limòn 0.032 0.032Canela 0.089 ****12 Flores 0.032 0.032Arnica 0.060 0.032Abango 0.032 0.032Samadhì 0.175 ****Manzanilla 0.060 0.000B-1 0.000 ****B-2 0.000 ****
MuestraNi
Concentraciones
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
78
Para el cobre Fe 0012.00678.0 −= XY ……………..ec. (19)
Tabla 1.16. Concentraciones de Hierro en las infusiones analizadas
Sobres PlantaVerde 0.646 ****Jamaìca 0.572 0.100Negro 0.027 ****Boldo 0.086 0.027Limòn 0.233 0.027Canela 0.174 ****12 Flores 0.218 0.100Arnica 0.307 0.027Abango 0.204 0.100Samadhì 0.558 ****Manzanilla 0.218 0.027B-1 **** ****B-2 0.000 ****
Muestra
ConcentracionesFe
Para el cobre Pb 003.0012.0 −= XY ……………..ec. (20)
Tabla 1.17. Concentraciones de Plomo en las infusiones analizadas
Sobres PlantaVerde 0.000 ****Jamaìca 0.058 0.000Negro 0.142 ****Boldo 0.058 0.000Limòn 0.000 0.000Canela 0.000 ****12 Flores 0.000 0.000Arnica 0.000 0.000Abango 0.058 0.000Samadhì 0.000 ****Manzanilla 0.000 0.000B-1 **** ****B-2 **** ****
Muestra
ConcentracionesPb
Los valores de concentración obtenidas en cada caso son afectados por los volúmenes de
aforo y alícuota (ecuación 15), dando como resultado la concentración del metal de la
muestra tratada.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
79
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∗=Valícuota
Vaforoppmgráficappmmetal ……………..ec. (15)
Donde el volumen de aforo es 100 mL y el volumen de alícuota es de 40 mL. (La
concentración leída en la gráfica es sustituida por los valores obtenidos mediante las
formulas correspondientes).
Ejemplo No.2:
Para una concentración de 0.012 ppm de Cu determinada para el té verde en sobre
(obtenida en el ejemplo anterior), se calcula una concentración total de la muestra,
utilizando los volúmenes utilizados.
ppmmlmlmppppmmetal 03.0
40100...012.0 =⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛∗=
De la misma manera las concentraciones obtenidas mediante el método analítico son
afectadas por dicha relación, obteniendo las concentraciones finales de las muestras
analizadas, estos valores se resumen en la Tabla 1.18; en donde se observa que los
metales esenciales Fe y el Zn las concentraciones más elevadas se presentan en el
análisis de las infusiones elaboradas con las muestras comerciales, es decir sobres
instantáneos; debido a la homogenización del producto logrado mediante el triturado de la
planta, con excepción del abango y doce flores ya que se trata de compuestos formados
por varias plantas sin una proporción definida; el Cu se encuentra en pequeñas cantidades
que aunque no sobrepasa la norma, se observa que en las muestras de hierbas se
presentan los valores más elevados de este metal. En otro aspecto, el Pb que es un metal
tóxico se presenta en una concentración elevada de 0.2 y o.4 ppm en las muestras de
jamaica y negro en las infusiones de hierbas respectivamente; en lo correspondiente al Ni
se presenta en el té verde y en samadhí con un valor alrededor de 4 ppm; cuya
explicación más acertada es la absorción que realizan las plantas de estos metales
contenidos en el suelo donde se cultivan, elevando de esta manera su concentración
natural.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
80
Sobre
sPla
ntaSo
bres
Planta
Sobre
sPla
ntaSo
bres
Planta
Sobre
sPla
ntaVe
rde0.0
44***
*0.2
64***
*0.5
09***
*1.6
15***
*0.0
00***
*Jam
aìca
0.094
0.044
0.461
0.120
0.365
0.000
1.431
0.251
0.146
0.000
Negro
0.143
****
0.244
****
0.079
****
0.066
****
0.354
****
Boldo
0.044
0.044
0.171
0.109
0.000
0.000
0.214
0.066
0.146
0.000
Limòn
0.094
0.094
0.295
0.089
0.079
0.079
0.583
0.066
0.000
0.000
Canel
a0.0
44***
*0.1
92***
*0.2
22***
*0.4
35***
*0.0
00***
*12
Flores
0.094
0.488
0.254
0.461
0.079
0.079
0.546
0.251
0.000
0.000
Arnica
0.094
0.143
0.244
0.192
0.150
0.079
0.767
0.066
0.000
0.000
Abang
o0.0
440.2
910.2
540.6
260.0
790.0
790.5
090.2
510.1
460.0
00Sa
madhì
0.094
****
0.337
****
0.437
****
1.394
****
0.000
****
Manza
nilla
0.044
0.094
0.213
0.244
0.150
0.000
0.546
0.066
0.000
0.000
B-10.0
00***
*0.0
00***
*0.0
00***
****
****
****
****
*B-2
0.000
****
0.000
****
0.000
****
0.000
****
****
****
Conc
entra
cione
sCo
ncen
tracio
nes
FePb
Muest
ra
Conc
entra
cione
sCo
ncen
tracio
nes
Conc
entra
cione
sCu
ZnNi
Tabla 1.18. Concentraciones totales de los metales traza en la muestra
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
81
Concentración de Cu en muestras de sobres y plantas
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
Verde
Jamaìc
aNeg
roBold
oLim
òn
Canela
12 Flor
es
Arnica
Abang
o
Samad
hì
Manza
nilla
B-1 B-2
Muestra
Con
cent
raci
ón C
u en
p.p
.m.
ConcentraciónCu sobresConcentraciónCu planta
De la Figura 1.33 a la Figura. 1.37, se presentan algunas gráficas comparativas de los
resultados obtenidos en el análisis de metales trazas realizados a muestras de plantas
utilizadas en infusiones, en presentación comercial y de forma natural; de esta manera se
puede brindar una comparativa y ser relacionados con la normatividad establecida. En
México la NOM-117-SSA1-1994 regula el método de prueba para la determinación de
metales pesados en alimentos, agua potable y agua purificada por espectrometría de
absorción atómica, sin embargo los límites máximos permisibles utilizados como
referencia en el presente estudio son los estipulados en la NOM-127-SSA1-1994, (ver
ANEXO 2), además contar con los valores estipulados por la EPA (ver ANEXO 3) en el
caso del Níquel que no se encuentra especificados en la NOM correspondiente.
Figura 1.33. Gráfica comparativa de las concentraciones de Cu en las muestras analizadas
La Figura 1.33 muestra el comparativo de las diferentes plantas analizadas con respecto al
contenido de Cobre; la infusión de 12 Flores presenta una concentración de 0.48 ppm de
este metal mientras que la infusión de Abango presenta una concentración de 0.28 ppm,
ambos extractos son resultado de un compuesto de varias plantas por lo que se dificulta
conocer la aportación de cada una de ellas en la concentración final de la muestra. Los
resultados de ambas muestras representan una mayor cantidad de Cobre presente que en
las demás hierbas, a pesar de reportar esta concentración no excede el valor reportado
por la NOM-127-SSA1-1994 como nivel máximo de contaminante que es 2 ppm.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
82
Concentración de Zn en muestras de sobres y plantas
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
Verde
Jamaìc
aNeg
roBold
oLim
òn
Canela
12 Flor
es
Arnica
Abang
o
Samad
hì
Manza
nilla
B-1 B-2
Muestra
Con
cent
raci
ón Z
n en
p.p
.m.
ConcentraciónZn sobresConcentraciónZn planta
Figura 1.34. Gráfica comparativa de las concentraciones de Zn en las muestras analizadas
En la Figura 1.34 se presenta una gráfica comparativa de las concentraciones del Zn en
las infusiones analizadas, como se puede observar la concentración promedio de este
elemento en las muestras comerciales, es decir, las adquiridas en sobres, presenta en
promedio una concentración que va en un intervalo de 0.2 a 0.3 ppm; excepto en las
muestras de jamaica y samadhí, donde la concentración rebasa estos valores, sin
embargo el límite máximo permisible para este metal es de 5 ppm. Se muestra además
que la concentración de Zn en las muestras elaboradas con hierbas se encuentran en un
intervalo que va de 0.1 a 0.3 ppm, es decir presentan concentraciones inferiores que las
correspondientes a las muestras comerciales, excepto en las muestras de 12 flores y
samadhí en las cuales la concentración se dispara por encima de los 0.4 ppm, debido a la
naturaleza de estas muestras, ya que son mezclas de varias hierbas lo que dificulta
conocer en realidad cual es la aportación de cada una a la infusión final, ya que no se
cuenta con una proporción entre cada una, al tratarse de una muestra adquirida en
mercados populares y por lo tanto no se cuenta con una homogeneidad en la muestra.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
83
Concentración de Ni en muestras de sobres y plantas
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
Verde
Jamaìc
aNeg
roBold
oLim
òn
Canela
12 Flor
es
Arnica
Abang
o
Samad
hì
Manza
nilla
B-1 B-2
Muestra
Con
cent
raci
ón N
i en
p.p.
m.
ConcentraciónNi sobresConcentraciónNi planta
Figura 1.35. Gráfica comparativa de las concentraciones de Ni en las muestras analizadas
El Ni brinda algunas ventajas al organismo, y su ausencia provoca degeneraciones
hepáticas y problemas metabólicos; sin embargo se conoce que este es un metal
necesario para el organismo y difícilmente se logra encontrar un alimento que carezca por
completo de él; por lo que es difícil conocer las consecuencias que implica el exceso de
este metal, en algunas investigaciones se ha logrado descubrir que produce intoxicación
que da lugar a neumonitis y enzimas al igual que favorece el desarrollo del cáncer de
pulmón, se debe señalar que estos efectos aun se encuentran en la fase experimental.
En los resultados reportados en la Figura 1.35 se observa que el contenido de Ni es más
elevado en las muestras de infusiones comerciales, sobre todo en el té verde, samadhí y
jamaica las cuales rebasan el límite máximo permisible de concentración de este metal el
cual se ha estipulado en 0.1 ppm por la EPA, además de la canela, manzanilla y árnica
que aunque en menor proporción también rebasan el valor establecido. En las muestras
analizadas de hierbas solo se presenta este metal en las infusiones de: limón, 12 flores,
árnica y abango, con una concentración promedio de 0.079 ppm, la cual no rebasa el nivel
máximo de contaminante.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
84
Concentración de Fe en muestras de sobres y plantas
0.0000.2000.4000.6000.8001.0001.2001.4001.6001.800
Verde
Jamaìc
aNeg
roBold
oLim
òn
Canela
12 Flor
es
Arnica
Abang
o
Samad
hì
Manza
nilla
B-1 B-2
Muestra
Con
cent
raci
ón F
e en
p.p
.m.
ConcentraciónFe sobresConcentraciónFe planta
Figura 1.36. Gráfica comparativa de las concentraciones de Fe en las muestras analizadas
El Hierro es un mineral fundamental para que el organismo humano funcione de manera
adecuada, la autorregulación de este elemento se realiza muy eficientemente, sin
embargo al existir una sobresaturación de este elemento, el cuerpo utiliza todas sus
formas de control y comienza el desequilibrio, por lo que el metal comienza a invadir
tejidos y órganos vitales, por lo que la concentración ingerida es muy importante.
Los resultados del análisis de este elemento presentados en la Figura 1.36 demuestran
que la mayoría de las infusiones realizadas con muestras comerciales presentan mayor
concentración de este elemento rebasando el límite máximo permisible establecido en 0.3
ppm, siendo las infusiones del té verde, jamaica y samadhí las que presentan una
concentración promedio superior al resto; solo la infusión de té negro y boldo logran
cumplir con la norma correspondiente. Como se observa en las muestras de origen natural
no se tienen concentraciones mayores a la establecida. La posible razón que explica este
aumento de concentración solo en muestras comerciales es que durante el proceso de
secado, molienda y empaquetado, se tiene contacto directo con equipos de acero
inoxidable, que aun manteniéndose en las mejores condiciones se puede llegar a
interactuar de manera directa con al materia prima, arrastrando este metal a su
composición química.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
85
Concentración de Pb en muestras de sobres y plantas
0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
0.300
0.350
0.400
Verde
Jamaìc
aNeg
roBold
oLim
òn
Canela
12 Flor
es
Arnica
Abang
o
Samad
hì
Manza
nilla
B-1 B-2
Muestra
Con
cent
raci
ón P
b en
p.p
.m.
ConcentraciónPb sobresConcentraciónPb planta
Figura 1.37. Gráfica comparativa de las concentraciones de Pb en las muestras analizadas
El Plomo es un metal reconocido por sus propiedades altamente tóxicas, que puede llegar
a ocasionar envenenamiento con su consumo en exceso. En base a la norma vigente el
límite máximo permisible para el consumo de este elemento es de 0.025 ppm; como se
observa en la Figura 1.37, los resultados de este análisis arroja que las infusiones
comerciales que contienen este elemento son: el té negro cuyo valor es superior a los 0.35
ppm, seguido de la de jamaica, boldo y abango cuya concentración es de 0.146 ppm,
excediendo la normatividad vigente.
En cuanto a las muestras elaboradas con hierbas naturales, ninguna presenta contenido
de este metal pesado. La hipótesis del contenido de este elemento en las muestras es que
la tierra donde se cultivaron las hierbas utilizadas como materia prima, haya sido
contaminada con plomo, el cual fue absorbido mediante la raíz y transportado por el tallo,
distribuyendo de este modo el metal a toda la planta.
3.1.2 Resultados del análisis de la caracterización de las variedades de infusiones en el infrarrojo medio
El objetivo de llevar a cabo el análisis infrarrojo tanto del te verde como de las infusiones
fue para identificar los grupos funcionales con los que se pueda comprobar la existencia
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
86
de los polifenoles que son sustancias antioxidantes cuya función principal es la de prevenir
enfermedades que causan deterioro en el organismo como lo es el cáncer.
La caracterización se ha realizado a las muestras de tipo comercial, debido a la
homogenización que se realiza durante el proceso de molienda, de esta manera se
obtiene un análisis con un panorama general de la composición de la muestra; lo cual no
puede ser observado en las muestras de hierbas naturales, ya que son preparadas con
varias partes de las plantas sin tener alguna proporción definida; sobre todo en aquellas
compuestas de una mezcla de hierbas.
Esta identificación se logra con la comparación realizada entre la caracterización del té
verde, cuyas propiedades se conocen desde épocas milenarias y han sido comprobadas
científicamente. Los grupos funcionales presentes en cada una de las muestras
analizadas se han comparado tomando como referencia la longitud de onda en la cual los
picos se presentan; se ha considerado la intensidad de cada uno para complementar con
la interpretación cuantitativa de cada análisis realizado.
En las Figura 1.38 y hasta la Figura 1.46, se presentan los espectros de IR de las
muestras de hierbas comerciales en presentación de bolsa utilizadas como té, en cada
espectro se incluye la interpretación e identificación de cada uno de ellos, relacionando las
tres principales características de dicha interpretación son: la frecuencia, la vibración y el
grupo funcional correspondiente, se puede tener una clara idea de los compuestos que se
encuentran en la estructura de los analitos, y de esta manera poder relacionarlos con las
propiedades benéficas a la salud del ser humano.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
87
Figura 1.38. Espectro infrarrojo del Té verde
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
88
El interés del presente estudio es identificar las bandas características de los polifenoles
específicamente en cada muestra, la Figura 1.38 es la más importante dentro del
presente estudio, ya que es la que se utiliza como referencia en la comparación con
las demás infusiones analizadas, ya que la investigación bibliográfica reitera la
existencia de polifenoles en el té verde, la composición de este extracto se conoce
desde hace mucho tiempo, al igual que los grandes beneficios que traen consigo
los compuestos químicos que contiene.
Entre los grupos funcionales que sobresalen en la Figura 1.38 característicos de los
polifenoles son las bandas de: 3294.94 cm-1 correspondiente a la vibración del O-H
de alargamiento, 1608.55 cm-1 y 1514 cm-1 ambos de C=C de alargamiento característico
de los aromáticos y 1029.07 cm-1 de C-O de alargamiento éste se encuentra unido al O-H
del fenol.
Tabla 1.19. Interpretación del espectro IR del Té verde TÉ VERDE
FRECUENCIA cm-1 VIBRACIÓN GRUPO FUNCIONAL 3294.94 O-H alargamiento O-H polifenoles 2919.16 C-H alargamiento CH3- 2851.01 C-H alargamiento -CH2- 2220 - 1910 Sobretonos Anillo aromático 1726.31 C=O alargamiento R-C-OR´
II O dèbil, se sospecha
1608.55, 1514 C=C alargamiento C=C-H- aromático 1448.14 C-H flexión CH3- 1361.40 C-H flexión -CH2- 1029.07 C-O alargamiento C-OH 780 - 810 Ar-H flexión C=C-H- aromático
Los grupos funcionales que se reportan en la Tabla 1.19, se manifiestan en las demás
bandas y corresponden a otros compuestos de la estructura de la planta; la banda de
1726.31 cm-1 que corresponde a un C=O (carbonilo) se confirma con la banda 1029.07cm-
1 que también corresponde al enlace C-O que forma la estructura funcional del éster.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
89
Figura 1.39. Espectro infrarrojo de Jamaica
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
90
La jamaica cuyo espectro se presenta en la Figura 1.39 es una de las infusiones mas
importantes, su color rojo implica la presencia de antocianinas que son un tipo de polifenol.
En el espectro se han identificado las bandas más representativas de los antioxidantes
naturales en las siguientes frecuencias: 3350.94 cm-1 O-H de alargamiento, 1614.20 cm-1
C=C dentro del anillo aromático, 1022.55 cm-1 C-O unido al grupo OH, el cual reitera la
presencia de un grupo polifenólico como se muestra igualmente en el té verde; la banda
de 862.90 cm-1 confirma que es un aromático monosustituido
Tabla 1.20. Interpretación del espectro IR de Jamaica JAMAÍCA
FRECUENCIA cm-1 VIBRACIÓN GRUPO FUNCIONAL 3350.94 O-H alargamiento O-H polifenoles 2919.29 C-H alargamiento CH3- 2849.67 C-H alargamiento -CH2- 2220-1930 Sobretonos Anillo aromático 1788.22 Pico no identificado dentro de la vibración C=O
alargamiento 1732.50 C=O alargamiento R-C-O-R´
II O
1614.20 C=C alargamiento C=C-H- aromático 1397.24, 1490 C-H flexión CH3- 1361.40 C-H flexión -CH2- 1022.55 C-O flexión R-C-OR´ y C-OH
II O
954.13 Ar-H flexión C=C-H- aromático 862.90 monosustitución En aromático
Para interpretar algunos de los componentes que acompañan a la infusión de jamaica
además de los polifenoles, se observan el resto de las frecuencias presentadas en la
Tabla 1.20; la banda 1732.50 cm-1 es un pico muy intenso y corresponde a un carbonilo
que característico del éster, el cual se confirma por la banda ubicada en 1022.55 cm-1.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
91
Figura 1.40. Espectro infrarrojo de Boldo
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
92
El espectro de la infusión de boldo que se muestra en la Figura 1.40 registra la presencia
de bandas características de polifenoles: 3299.85 cm-1 O-H de alargamiento, 1607.72 y
1514.53 cm-1 ambos de C=C dentro del anillo aromático y 1025.81 cm-1 C-O unido al grupo
OH, de esta manera se presentan los grupos funcionales necesarios para la identificación
de la presencia de los polifenoles.
Tabla 1.21. Interpretación del espectro IR de Boldo BOLDO
FRECUENCIA cm-1 VIBRACIÓN GRUPO FUNCIONAL 3299.85 O-H alargamiento O-H polifenol 2919.74 C-H alargamiento CH3- 2849.67 C-H alargamiento -CH2- 2000 - 2360 Sobretonos Anillo aromático 1726.31 C=O alargamiento R-C-O-R´
II O se sospecha, débil
1607.72, 1514.53 C=C alargamiento C=C-H- aromático 1436.34 C-H flexión CH3- 1367.91 C-H flexión -CH2- 1025.81 C-O flexión C-OH 790 - 830 Ar-H flexión C=C-H- aromático
Otras bandas que registradas en la Figura 1.40 que no son características de los
polifenoles son: 1726.31 cm-1 es muy débil y por lo tanto no asegura que sea o
pertenezca a un éster; no se presentan otras bandas de mayor importancia, además de
las típicas de un compuesto orgánico como son los metilos y metilenos.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
93
Figura 1.41. Espectro infrarrojo de Limón
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
94
La Figura 1.41 el espectro de infrarrojo de limón presenta un olor característico cuyo
responsable es un éster; además presenta los grupos funcionales que corresponden a los
de polifenoles, las bandas características importantes son: 3347.35 cm-1 del O-H de
fenoles, 1590.79 cm-1 del C=C enlace del aromático y 1029.07 cm-1 del enlace de
alargamiento de C-OH.
Tabla 1.22. Interpretación del espectro IR de Limón
LIMÓN FRECUENCIA cm-1 VIBRACIÓN GRUPO FUNCIONAL
3347.35 O-H alargamiento O-H polifenol 2919.04 C-H alargamiento CH3- 2856.20 C-H alargamiento -CH2- 1930, 2500 Sobretonos Anillo aromático 1732.83 C=O alargamiento R-C-O-R´
II O
1590.79, 1480 C=C alargamiento C=C-H- aromático 1420 C-H alargamiento CH3- 1375.46 C-H alargamiento -CH2- 1029.07 C-O flexión R-C-O-R´ y C-OH
II O
895.48 C=C-H flexión C=C-H- aromático
Como se mencionó el olor característico del limón es típico de compuestos orgánicos
conocidos como ésteres, las bandas que confirman a este grupo funcional presentados en
la Tabla 1.22 son: 1732.83 cm-1 del C=O , carbonilo, que forma parte de un éster cuya
presencia es confirmada por la banda localizada en 1029.07 cm-1 que corresponde al
enlace C-O del éster.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
95
Figura 1.42. Espectro infrarrojo de Árnica
%T
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
96
La Figura 1.42 correspondiente al los espectros de infrarrojo de la infusión de árnica, las
bandas características de los polifenoles nuevamente se registran en las frecuencias
siguientes: 3315.38 cm-1 del O-H de alargamiento, 1604.30 y 1520 cm-1 C=C alargamiento
del aromático y 1022.55 cm-1 que corresponde a la unión de C-O del aromático con el OH.
En este caso es una infusión reconocida debido a su efecto antiinflamatorio; las bandas
desde 1410.27 cm-1 hasta 1238.03 cm-1 son diferentes comparada con los demás
espectros, y es probable que en este rango se encuentre la capacidad curativa, pero se
debe someter a otros análisis para la identificación particular y su comprobación de dichos
estos componentes, posiblemente se requiera de técnicas analíticas especializadas tales
como la cromatografía.
Tabla 1.23. Interpretación del espectro IR de Árnica
ARNICA FRECUENCIA cm-1 VIBRACIÓN GRUPO FUNCIONAL
3315.38 O-H alargamiento O-H polifenol 2919.82 C-H alargamiento CH3- 2843 C-H alargamiento -CH2- 2020, 2480 Sobretonos Anillo aromático 1732.83 C=O alargamiento R-C-O-R´
II O
1604.30, 1520 C=C alargamiento C=C-H- en el aromático 1410.27 C-H flexión CH3- 1370.55 C-H flexión -CH2- 1022.55 C-O flexión R-C-O-R´ y C-OH
II O
730, 820 C-H flexión C=C-H- aromático
Con respecto a los demás grupos funcionales de la Tabla 1.23, la banda de 1022.55 cm-1
corresponde de igual manera a la unión en el grupo funcional de un éster.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
97
Figura 1.43. Espectro infrarrojo de Abango
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
98
El té de abango es una mezcla de componentes de hierbas medicinales que ayuda a
combatir algunas enfermedades del aparato respiratorio, entre las plantas que conforman
este compuesto herbolario se encuentran: la menta, eucalipto, tejocote, gordolobo, sauco,
tabachin, pulmonaria y canela. El análisis de esta infusión presenta bandas traslapadas de
cada uno de estos componentes, por lo que la presencia de los grupos funcionales
correspondientes a los polifenoles, puede pertenecer a cualquiera de estas plantas, dichas
bandas son: 3303.30 cm-1 perteneciendo al OH de los fenoles, 1605.53 cm-1 y 1514.53 cm-
1 C=C de alargamiento dentro del anillo aromático, 1025 cm-1 de la unión C-O de
alargamiento de la unión del carbono con el OH de los fenoles presentes; estas bandas
coinciden con las bandas de los análisis presentados anteriormente.
Tabla 1.24. Interpretación del espectro IR de Abango
ABANGO FRECUENCIA cm-1 VIBRACIÓN GRUPO FUNCIONAL
3303.30 O-H alargamiento O-H polifenol 2920.67 C-H alargamiento CH3- 2880 C-H alargamiento -CH2- 1980, 2440 Sobretonos Anillo aromático 1729.57 C=O alargamiento R-C-O-R´
II O
1605.53, 1514.53 C=C alargamiento C=C-H- en el aromático 1420.05 C-H flexión CH3- 1367.97 C-H flexión -CH2- 1025 C-O flexión R-C-O-R´y C-O H
II O
750, 810 C-H flexión C=C-H- aromático
En la Tabla 1.24 se resumen los grupos funcionales de la Figura 1.43 correspondiente a la
infusión de abango, pero existe una pequeña banda que se sospecha que es del grupo
carbonilo a 1729.57 cm-1 de la unión C=O, mientras que la banda de 1025 cm-1 confirmaría
el grupo éster, se requiere hacer otro tipo de análisis como la cromatografía de gases o la
espectrometría de masas para asegurar que se presenta este grupo funcional.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
99
Figura 1.44. Espectro infrarrojo de Samadhi
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
100
La infusión de Samadhi también se elabora a partir de un compuesto de varias hierbas (té
de toronja, tlanchalagua, cocolmecatl, té limón, jamaica y lima), por lo que las bandas de
cada componente se pueden traslapar; al igual que el resto de las infusiones el objetivo
principal de este estudio es identificar los grupos funcionales característicos de los
polifenoles, en base a los espectros anteriormente interpretados, se conoce que algunas
de las plantas utilizadas en la elaboración de este compuesto contienen antioxidantes
naturales; mediante esta técnica se obtienen la identificación, sin embargo para determinar
el contenido de polifenoles totales se requiere de técnicas más específicas como la
espectrometría UV-VIS. La Figura 1.44 reporta los grupos funcionales característicos de
los polifenoles presentes en la muestra de samadhí, que son: 3328.37 cm-1 O-H de
alargamiento del polifenol, 1607.81 cm-1 y 1508.02 cm-1 C=C alargamiento en el aromático,
1025.85 cm -1 C-O de la unión con el polifenol.
Tabla 1.25. Interpretación del espectro IR de Samadhi SAMADHI
FRECUENCIA VIBRACIÓN GRUPO FUNCIONAL 3328.37 O-H alargamiento O-H polifenol 2919.64 C-H alargamiento CH3- 2849.67 C-H alargamiento -CH2- 1980, 2360 Sobretonos Anillo aromático 1729.57 C=O alargamiento R-C-O-R´
II O
1607.81, 1508.02 C=C alargamiento C=C-H- del Ar-H 1423.30 C-H alargamiento CH3- 1367.91 C-H alargamiento -CH2- 1025.85 C-O flexión R-C-O-R´ , C-O H
II O
780, 810 C-H flexión C=C-H- aromático
Las bandas correspondientes a los grupos funcionales más importantes presentados en
Tabla 1.25 son: 1729.57 cm-1 del grupo C=O carbonilo, es una banda bien definida y se
confirma en 1025.85 cm-1 con la unión de C-O de alargamiento que es parte del grupo
funcional del éster, al igual que pertenece a un carbón unido al OH.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
101
Figura 1.45. Espectro infrarrojo de Manzanilla
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
102
El espectro de infrarrojo de las yerbas para manzanilla es uno de los más interesantes, en
la Figura 1.45 la banda de 3325.05 cm-1 es característica de un enlace N-H de
alargamiento correspondiente a una amina secundaria que es confirmada con la banda de
1620 cm-1; las bandas de 1601.56 cm-1, 1517.79 cm-1 pertenecen a los dobles enlaces
dentro del anillo aromático.
Tabla 1.26. Interpretación del espectro IR de Manzanilla MANZANILLA
FRECUENCIA VIBRACIÓN GRUPO FUNCIONAL 3325.05 N-H de alargamiento
R-N-H de una amina secundaria
3280 O-H alargamiento O-H del polifenol 2921.31 C-H alargamiento CH3- 2849.67 C-H alargamiento -CH2- 2220-1920 Sobretonos Anillo aromático 1734.55 C=O alargamiento R-C-O-R´
II O
1620 N-H alargamiento R-N-H confirmación 1601.56, 1517.79 C=C alargamiento C=C-H- aromático 1401.55 C-H flexión CH3- 1348.37 C-H flexión -CH2- 1035.58 C-O flexión R-C-O-R´
II O
760,830, 860 C-H flexión C=C-H- aromático
La Tabla 1.26 reporta otros compuestos que componen la planta de manzanilla, entre
los cuales se encuentran el grupo carbonilo C=O en una frecuencia de 1734.55 cm-1, el
cual se presenta con alta definición y la banda de 1035.58 cm-1 del enlace C—O de
alargamiento indica que existe el grupo funcional del éster.
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
103
Figura 1.46. Espectro infrarrojo de Coca
CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
104
El espectro de infrarrojo de la planta de coca presentado en la Figura 1.46, no muestra
aparentemente grupos de los polifenoles, a diferencia de todos los espectros de las
muestras comerciales utilizadas en la elaboración de infusiones, en este se presenta el
enlace de N-H de alargamiento de una amina secundaria en la banda 3258.85 cm-1 que se
confirma con la banda 1620.82 cm-1 y la banda de 1016.04 cm-1 que corresponde a una
vibración del C-N de alargamiento y no se acompaña de ningún doble enlace
característico de los aromáticos ya que no se presentan bandas en un intervalo de
frecuencias entre los 1600 y 1500 ± 5 cm-1.
Tabla 1.27. Interpretación del espectro IR de Coca COCA
FRECUENCIA VIBRACIÓN GRUPO FUNCIONAL 3258.87 3352.94, 3431.37
N-H alargamiento R-N-R´ secundaria l H
3104.57 C-H alargamiento C=C-H 2919.80 C-H alargamiento CH3- 2849.67 C-H alargamiento -CH2- 1648.12, 1620.82 C=C alargamiento C=C-H 1553.53 N-H flexión R-N-R´ secundaria
l H
1416.79 C-H flexión CH3- 1376.50 C-H flexión -CH2- 1257.14, 1311.72 C-O alargamiento R-C-O-R´ se sospecha
pero no se confirma 1152.85, 1061.65 C-N alargamiento R-C-N-R´ 1016.04 C-O flexión R-C-O-R´ 954.13, 895.48 C-H flexión C=C-H
Los grupos funcionales que acompañan a los grupos de las aminas reportados en la Tabla
1.27 son los dobles enlaces de un alqueno alifático o cadenas lineales de carbonos, en la
banda de 3104.57 cm-1 lo que se confirma con la banda 1648.12 cm-1, 1620.82 cm-1.
CONCLUSIONES
105
CONCLUSIONES
A lo largo de esta caracterización se han utilizado algunos métodos de análisis
cuantitativos y cualitativos en base a la espectrofotometría de absorción atómica y de
infrarrojo medio. Los procedimientos han sido realizados en las mejores condiciones con la
finalidad de obtener resultados eficientes y eficaces, los cuales brinden certeza en las
interpretaciones de los datos recopilados.
En base a las cantidades reportadas en los análisis realizados se puede observar que las
muestras comerciales con mayor concentración de todos metales traza estudiados son:
jamaica, la cual debido a sus propiedades diuréticas ayuda al buen funcionamiento de los
riñones, además de ser antiparasitaria e incluso ayuda en los tratamientos contra el
colesterol; el té verde, del cual son muy conocidas hoy en día las propiedades benéficas
para el organismo, tales como: ayuda a eliminar las obstrucciones del bazo, ayuda a
depurar los riñones, facilita la respiración, ayuda en los problemas digestivos y nerviosos,
entre otras propiedades reconocidas y finalmente la infusión de samadhí, la cual es una
mezcla de hierbas que ayudan a contrarrestar la obesidad, limpia y desintoxica el cuerpo,
además de eliminar la celulitis.
También se observa que de las muestras de hierbas, las infusiones de doce flores y
abango son las que presentan mayor concentración de Cu, Zn, mientras que el Fe y Ni se
presentan en cantidades menores, sin embargo debido a su composición, es decir, su
estructura a base de una mezcla de hierbas por lo que es complicado explicar de que
forma afecta cada una de estas plantas a las propiedades de la infusión, considerando que
por tratarse de muestras obtenidas en mercados no se cuenta con una proporción definida
en su composición.
Por otra parte, las infusiones realizadas a base del té verde son mundialmente conocidas
debido a los antioxidantes naturales presentes en su composición; estos compuestos
regulan la oxidación del organismo, retrazando los efectos físicos que este fenómeno
ocasiona al organismo; además de ayudar a prevenir y reducir las enfermedades del
corazón y el cáncer.
CONCLUSIONES
106
Los resultados obtenidos en los análisis de espectrofotometría de IR realizados en el
presente trabajo demuestran la presencia de estos compuestos químicos conocidos como
polifenoles; para lo cual se interpretan los espectros con el propósito de identificar los
grupos funcionales correspondientes a los antioxidantes naturales.
Las vibraciones emitidas por los grupos funcionales presentes en las muestras permiten la
identificación de las sustancias, tomando en cuenta la longitud de onda a la cual son
emitidas. Los grupos propios de este tipo de compuestos son anillos aromáticos con
radicales OH; el aroma desprendido de la materia prima, (hierbas utilizadas para la
preparación de las muestras comerciales), es identificado por la presencia del grupo
funcional de un éster.
Las infusiones que presentan las vibraciones correspondientes al anillo aromático
característico de los polifenoles son: té verde, jamaica, boldo, limón, árnica, abango y
samadhi.
El té verde es la bebida más reconocida por contener este tipo de compuestos, los cuales
han sido estudiados desde hace muchos años y de la cual se han comprobado los
beneficios aportados al organismo, por lo que es la referencia para lograr la comparación
con las demás muestras analizadas.
En algunos casos se conoce la presencia de antioxidantes naturales debido al color que
proporcionan algunas de las muestras, tal como es el caso de la infusión de jamaica, que
debido al color rojo que la caracteriza reitera las presencia de antocianos que son una
clase se polifenoles y son los responsables de esta propiedad. Como se comprueba, se ha
demostrado que en efecto esta infusión es rica en antioxidantes naturales.
Con respecto a las infusiones de boldo, limón y árnica, las cuales se utilizan de manera
diversa, (las dos primeras se consumen vía oral, mientras que la infusión de árnica es
aplicada de manera cutánea), su uso es muy frecuente en la población mexicana, y es
debido a este hecho que es fundamental el análisis de estos líquidos.
Sin embargo, a pesar de haber realizado un análisis de tipo cualitativo, una cuantificación
arrojaría resultados con una incertidumbre debido a las limitaciones de la técnica,
específicamente en el muestreo, ya que el tamaño de partícula afecta directamente los
CONCLUSIONES
107
resultados arrojados, tal y como se refleja en algunos espectros, la falta de definición en
los picos es una dificultad que afecta de manera directa la interpretación de un espectro.
En los resultados del análisis de la infusión de manzanilla, la cual presenta gran demanda
en nuestro país, muestra una variante que no se presenta en las muestras antes
mencionadas, es decir, la presencia de una grupo funcional de tipo amina secundaria, sin
embargo posee las vibraciones características de los polifenoles; por lo que se le atribuyen
las mismas propiedades que el resto de las muestras.
Finalmente, se presenta la identificación de los grupos funcionales presentes en la infusión
de coca, en la cual de manera particular se observa la carencia de las vibraciones
fundamentales para determinar la presencia de los polifenoles en su estructura; sin
embargo se identifica la estructura de una amina secundaria con cadenas alifáticas, es
decir, cadenas lineales de carbonos e hidrógenos; además de presentar una vibración
correspondiente al grupo funcional de un éter R-C-O-R´, sin embargo no puede ser
confirmada debido a la carencia de otra banda que reitere la presencia de este compuesto.
Durante la realización del presente estudio se ha logrado obtener grandes resultados
utilizando la tecnología más eficiente mediante los accesorios apropiados y habilitados a
estas técnicas de análisis a nivel atómico, tal es el caso del detector ATR con punta de
diamante que logra brindar una alta definición en los espectros; aunado a esto las técnicas
de muestreo minimizan los errores humanos ocasionados en la manipulación de los
analitos; así mismo, la técnica de espectrofotometría de absorción atómica es una de las
más reconocidas a nivel mundial debido a los principios que la sustentan; con lo cual se ha
logrado la aplicación adecuada de dos de las más grandes aportaciones del área de
análisis instrumental, brindando con éxito los resultados esperados.
RECOMENDACIONES
108
RECOMENDACIONES
En base a los resultados obtenidos en el presente estudio, se plantea la posibilidad de
continuar con el análisis de las infusiones más comúnmente utilizadas como té; se sugiere
continuar más afondo la investigación con respecto al tema de los antioxidantes naturales,
con el objetivo de identificar claramente cada tipo de polifenol contenido en las infusiones,
y de esta manera conocer con mayor certeza la utilidad de dichas bebidas, para realizar
dichas pruebas se cuentan con varias técnicas analíticas como la cromatografía de capa
fina, entre otras más especializadas que requieren un equipo más especializado.
De igual manera se pueden identificar algunas especies químicas que conforman la
estructura de las plantas, como la clorofila, cuya estructura es muy compleja conteniendo
dobles enlaces de carbono, ácidos carboxílicos, aldehídos, entre otros. De igual forma, se
puede analizar el aroma de cada una de las hierbas, por medio de la cromatografía de
gases, con la cual se realizan los análisis cualitativos y cuantitativos de los compuestos
volátiles de las muestras, de esta manera se puede determinar la función de cada uno de
los compuestos químicos que conforman las plantas utilizadas para elaborar los té
instantáneos y poder comparar las propiedades medicinales reales contra las creencias
tradicionales sobre medicina herbolaria de México.
Finalmente como se ha dado a conocer a lo largo de la caracterización de las infusiones,
existen varias áreas de oportunidad que brindan la posibilidad de profundizar en el tema
de caracterización de infusiones, abriendo nuevas oportunidades a la investigación y
desarrollo de proyectos en la industria química alimenticia que aporten ventajas a la salud
humana.
BIBLIOHEMEROGRAFÍA
109
BIBLIOHEMEROGRAFÍA
AOAC. Official methods of analysis (1990). Association of official analytical chemists
15th edition USA Vol. 1 chapter 9 p 234-273
BEATY, Richard D., 1° Edición E.U.A.,(1993), Concepts, Instrumentation and techniques in atomic Absorption Spectrophotometry, Editorial The Perkin-Elmer
Corporation, p. 3 - 33
BUCIĆ-KOJIĆ Ana, Mirela Planinić, Srećko Tomas, Mate Bilić and Darko Velić, Croatia
(2006) Study of solid–liquid extraction kinetics of total polyphenols from grape seeds, Department of Process Engineering, Faculty of Food Technology, Josip
Juraj Strossmayer, University of Osijek, F. Kuhača 18, P.O. Box 709, HR-31001
Osijek.
CORTES Toro, E.,Das, H.A., Fardy, J.J. Bin, Y.Parr, R.M. (1994). Toxic heavy metals in foodstuffs from 12 different countries. Biol. Trace Elem 43-45, 415-422.
GOLOB, T, Dobersek, U., Kump, P. Necemer, M. (2005). Determination of trace and minor elements in Slovenian honey by reflection X-ray fluorescence sprectroscopy. Food Chemestry 91, 593-600
GRAHAM HN -Prev Med, (May 1992) Green tea composition, consumption, and polyphenol chemistry. Preventive medicine, Volume 21, Issue 3, p. 50 - 334
L. ALVAREZ Jubete, H. Wijngaard, E. K. Arendt, E. Gallagher, 15 March (2010)
Polyphenol composition and in vitro antioxidant activity of amaranth, quinoa buckwheat and wheat as affected by sprouting and baking, Food Chemistry,
Vol. 119, No. 2., pp. 770-778
LEE SR - Phytother Res, March (2003). Protective effect of green tea polyphenol (-)-epigallocatechin gallate and other antioxidants on lipid peroxidation in gerbil brain homogenates, Preventive medicine, Volume 17, Issue 3, p. 9-206.
LIHU Yao, Nola Caffin, Bruce D'arcy, Yueming Jiang, John Shi, Riantong Singanusong, Xu
Liu, Nivedita Datta, Yukio Kakuda, and Ying Xu, July 19 (2005), Seasonal
BIBLIOHEMEROGRAFÍA
110
Variations of Phenolic Compounds in Australia-Grown Tea (Camellia sinensis), J. Agric. Food Chem., pp 6477–6483.
ONIANWA, P.C., Adetola, L.G., Iwegbue, M.F., Ojo, M.F., Tella, O.O. (1999). Trace heavy metals composition of some Nigerian beverages and food drinks. Food
Chemestry 66, 275-279
ROUSSIS Ioannis G., Ioannis Lambropoulos, Panagiotis Tzimas, Anna Gkouliotib, Vasilios
Marinosb, Dimitrios Tsoupeisc and Ioannis Boutarisc, (2008). Antioxidant activities of some Greek wines and wine phenolic extracts, Laboratory of Food Chemistry,
Department of Chemistry, University of Ioannina, Received 30 January, 2007;
revised 9 February 2008; accepted 9 February 2008. Available online 4 May 2008.
SAMUDRALWAR, D.L., Garg, A.N., (1996). Minor and trace elemental determination in the Indian herbal and other medicinal preparation. Biological Trace Element Research 54:113–121.
SHEDED M. G., Pulford I. D., Hamed I. A., (2006) Presence of major and trace elements in seven medicinal plants growing in the South-Eastern Desert, Egypt. Journal
of Arid Environments 66:210–217.
SKOOG, D.A., Holler F.J., Nieman T.A., 5° Edición Madrid, (2000), Principios de análisis instrumental, Editorial Mc. Graw Hill, p. 219-241, 409 - 461
STREET, R., Drábek, O., Szákova, J.Mládkova, L., (2007). Total content and speciation of aluminium in tea leaves and tea infusions. Food Chem. 10.016/j.foodchem.
19/ 03/ 07
TZONG-DER Waya, Hung-Hsiao Leea, Ming-Ching Kaob, Jen-Kun Lina, September (2004)
Black tea polyphenol theaflavins inhibit aromatase activity and attenuate tamoxifen resistance in HER2/neu-transfected human breast cancer cells through tyrosine kinase suppression, European Journal of Cancer, Volume 40,
Issue 14, p. 2165-2174
BIBLIOHEMEROGRAFÍA
111
YUE Wu, Zhengxing Chen, Xiaoxuan Li and Mei Li, March (2009). Effect of tea polyphenols on the retrogradation of rice starch, Food Research International,
Volume 42, Issue 2,, p. 221-225.
Curso de Análisis Instrumental del IPN, Academia de Química Analítica
DOCUMENTOS EN LÍNEA
[1] Biblioteca Digital de la Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Químicas y
Farmacéuticas, Apuntes de química analítica e instrumental: Espectroscopia Infrarroja. Tomado de:
mazinger.sisib.uchile.cl/.../m20029101336espectroscopiainfrarroja.doc, el 20/05/09.
[2] MACHO Aparicio, Santiago, Santiago (2002), Tesis doctoral: Métodologías analíticas basadas en espectroscopia de infrarrojo y calibración multivariable. Aplicación a la industria petroquímica. Tomado de:
http://www.tesisenxarxa.net/TESIS_URV/AVAILABLE/TDX-0621102-
113818//tesis_smacho.pdf, el 22/05/09.
[3] COLONIA Surichaqui, Roberto C., (2008), Espectroscopía de Infrarrojo (IR), Facultad
de Ciencias, Universidad Nacional de Ingeniería. Tomado de:
http://yboon.net/~cosuroca/Apuntes/FiQui%20Recubrimiento/Informe%209.pdf, el
16/05/09.
[4] Departamento de Operaciones Básicas, Escuela Superior de Ingenieros de Montes,
Universidad Politécnica de Madrid, Apuntes de Operaciones básicas: Tema 9. Espectroscopia de Absorción Molecular en el Infrarrojo. Tomado de:
http://www.montes.upm.es/Dptos/DptoIngForestal/OperacionesBasicas/Docencia/P
DF/Temas/TEMA9.pdf, el 18/03/09.
[5] DELGADO, J., (2009), Los polifenoles, la mejor protección celular. Tomado de:
http://www.vitonica.com/prevencion/los-polifenoles-la-mejor-proteccion-celular, el
23/07/09.
BIBLIOHEMEROGRAFÍA
112
[6] FRANCIS, T., Salud y nutrición, (2008), La influencia del vino y los polifenoles en la salud. Tomado de: http://www.saludynutricion.es/2007/11/21/la-influencia-del-vino-
y-los-polifenoles-en-la-salud/, el 14/06/09.
[7] COHEN, B., (2009), Aficionados al vino y al buen comer. Tomado de:
http://www.buenavida.com.mx/2009/09/compuestos-fenolicos-polifenoles/, el
21/09/09.
[8] PALAZÓN J., Cusidó R.M., Morales C., © de la edición digital: Rubes Editorial, S.L.,
(2000), Grupo de Biotecnología Vegetal, Facultad de Farmacia, Universidad de
Barcelona, ACE REVISTA DE ENOLOGÍA: Metabolismo y significación biológica de los polifenoles del vino. Tomada de:
http://www.acenologia.com/ciencia55_2.htm, el 15/05/09
[9] GOTTAU, Gabriela, (2009), Infusiones antioxidantes. Tomado de:
http://www.vitonica.com/alimentos/5-infusiones-antioxidantes, el 22/05/09.
[10] RODRÍGUEZ Fuentes H. Sánchez A. E., Rodríguez S. M., Vidales C. J. A., Acuña A.
K., Martínez T. G. Rodríguez O. J. C., Col. 6, No. 4, (2005), 1Laboratorio de Suelos,
Aguas y Plantas. Subdirección de Estudios de Posgrado, Facultad de Agronomía1
Laboratorio de Biorremediación Ambiental2, Facultad de Medicina. Universidad
Autónoma de Nuevo León, Monterrey, México., Metales Pesados en Leche Cruda de Bovino. Tomado de: http://www.respyn.uanl.mx/vi/4/articulos/metales.html, el
16/05/09
[11] MORENO Rojas Rafael, Editorial Díaz de Santos. 1ª edición (2000), Nutrición y dietética para tecnólogos de alimentos. Tomado de:
http://books.google.com.mx/books?id=cI5jsfd4CKkC&pg=PA115&lpg=PA115&dq=n
utricion+%2B+contenidos+de+metales+en+alimentos+zinc&source=bl&ots=4R9V5c
pEso&sig=JrfwxIxAmBteCtU8v2cxPcFZkKg&hl=es&ei=Ud-
7SpikI4aCtgenyIy4DQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2#v=onepage&q=
&f=false, p. 91 – 126, el 22/05/09.
BIBLIOHEMEROGRAFÍA
113
[12] Nutrición.pro, (2008), Descubre los beneficios nutricionales del cobre, Tomado de:
(12) http://www.nutricion.pro/11-02-2008/alimentos/descubre-los-beneficios-
nutricionales-del-cobre, el 14/06/09
[13] VENTURA, Gayete Josep Francesc, Universidad de Valencia, (2007) , Departamento de Química Analítica: Desarrollo de Métodos Analíticiso Medioambientalmente sostenibles por espectrometría FTIR. Tomado de:
http://www.tesisenxarxa.net/TESIS_UV/AVAILABLE/TDX-0616108-
132538//ventura.pdf, el 18/03/09.
[14] ALNICOLSA Productos Agroindustriales. El punto sobre la utilización de los taninos en enología. Tomado de:
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://taninos.tripod.com/a4.jpg&imgref
url=http://taninos.tripod.com/taninosvino.htm&usg=__NRP2-Qsjcbklk-
1rAvANAX1R_M0=&h=284&w=250&sz=15&hl=es&start=27&um=1&tbnid=ukbD8C-
kQgEVEM:&tbnh=114&tbnw=100&prev=/images%3Fq%3DEstructura%2Bde%2Blo
s%2Btaninos%26ndsp%3D18%26hl%3Des%26sa%3DN%26start%3D18%26um%3
D1, el 21/09/09
[15] ALONSO Torres M. G., Ibarra Martínez C. M., Martínez y Díaz de Salas M.,
Universidad Autónoma de Zacatecas, Universidad Autónoma de Querétaro,
Estudio fotoquímico de plantas medicinales propias del Estado de Querétaro. Tomado de: http://www.coecyt-
coah.gob.mx/206%5C1%5C350%5C2009%5C2%5C23%5CUAZ%20Alonso%20Tor
res%20UAZ%20Ibarra%20Mart%C3%ADnez.pdf, el 21/09/09
[16] ITURRATE, Eduardo, Estudio Atlas S.L. (1998). Curso básico de teledetección con ENVI. Tomado de: http://www.innovanet.com.ar/gis/TELEDETE/, el 18/03/09
ANEXOS
114
ANEXOS PÁGINAANEXO I. NOM-117-SSA1-1994 115
Bienes y servicios. Método de prueba para la determinación de
Cadmio, Arsénico, Plomo, Estaño, Cobre, Fierro, Zinc y Mercurio en
alimentos, agua potable y agua purificada por espectrometría de
absorción atómica.
ANEXO II. NOM-127-SSA1-1994 136
Salud ambiental, agua para uso y consumo humano - límites
permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua
para su potabilización.
ANEXO III. ESTÁNDARES PARA AGUA POTABLE 146
Límites máximos permisibles del contenido de algunos
contaminantes establecidos por la EPA, (1993).
ANEXOS
115
ANEXO I
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-117-SSA1-1994, BIENES Y SERVICIOS. MÉTODO DE PRUEBA PARA LA DETERMINACIÓN DE CADMIO, ARSÉNICO, PLOMO, ESTAÑO, COBRE, FIERRO, ZINC Y MERCURIO EN ALIMENTOS, AGUA POTABLE Y AGUA PURIFICADA POR ESPECTROMETRÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA. Al margen un sello con el Escudo Nacional, que dice: Estados Unidos Mexicanos.- Secretaría de Salud. JOSE MELJEM MOCTEZUMA, Director General de Control Sanitario de Bienes y Servicios, por acuerdo del Comité Consultivo Nacional de Normalización de Regulación y Fomento Sanitario, con fundamento en los artículos 39 de la Ley Orgánica de la Administración Pública Federal; 3o. fracción XXII y XXIV, 13 fracción I, 194 fracción I, de la Ley General de Salud; 3o. fracción XI, 38 fracción II, 40 fracción I, VI, VIII, XI y XIII, 41, 43, y 47 fracción IV de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización; 8o. fracción IV y 13 fracción I del Reglamento Interior de la Secretaría de Salud; y los aplicables del Reglamento de la Ley General de Salud en Materia de Control Sanitario de Actividades, Establecimientos, Productos y Servicios.
PREFACIO En la elaboración de la presente Norma participaron los siguientes organismos e instituciones: SECRETARIA DE SALUD Dirección General de Control Sanitario de Bienes y Servicios Laboratorio Nacional de Salud Pública SECRETARIA DE AGRICULTURA, GANADERIA Y DESARROLLO RURAL Centro Nacional de Parasitología Animal Comisión Nacional del Agua PROCURADURIA FEDERAL DEL CONSUMIDOR UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO Facultad de Química UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA Unidad Iztapalapa LABORATORIO FERMI, S.A. LABORATORIO ICCABI, S.A. DE C.V. INDUSTRIAS VINICOLAS PEDRO DOMECQ, S.A. DE C.V. SOCIEDAD MEXICANA DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION, S.C. NORMEX
INDICE 0 INTRODUCCION 1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION 2 FUNDAMENTO 3 DEFINICIONES 4 SIMBOLOS Y ABREVIATURAS
ANEXOS
116
5 REACTIVOS Y MATERIALES 6 APARATOS E INSTRUMENTOS 7 PREPARACION DE LA MUESTRA 8 PROCEDIMIENTO 9 EXPRESION DE RESULTADOS 10 INFORME DE LA PRUEBA 11 CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES 12 BIBLIOGRAFIA 13 OBSERVANCIA DE LA NORMA 14 VIGENCIA 0. Introducción La presencia de ciertos elementos químicos en alimentos, bebidas, agua potable y agua purificada, constituye un serio problema para la salud del hombre debido a su toxicidad. 1. Objetivo y campo de aplicación 1.1. Esta Norma Oficial Mexicana establece los métodos de prueba de espectrometría de absorción atómica para la determinación de cadmio, arsénico, plomo, estaño, cobre, fierro, zinc y mercurio presentes en alimentos, bebidas, agua purificada y agua potable. 1.2. Esta Norma Oficial Mexicana es de observancia obligatoria en el territorio nacional para las personas físicas o morales que requieran efectuar este método en productos nacionales o de importación, para fines oficiales. 2. Fundamento El método de absorción atómica se basa en hacer pasar un haz de luz monocromática de una frecuencia tal que puede ser absorbido por el analito que se encuentra presente en forma de vapor atómico. La medida de la intensidad luminosa antes y después de su paso por el vapor atómico permite determinar el porciento de absorción. La cantidad de absorción aumenta con la concentración de los átomos en el medio absorbente, es decir, la medida de la absorción aumenta con la concentración del elemento en la muestra, ya sea que esté en su condición original o sujeta a pretratamiento. 3. Definiciones Para fines de esta Norma se entiende por: 3.1 Blanco de calibración del instrumento, es la solución del ácido usado como diluyente. 3.2 Blanco de reactivos, es la solución que contiene todos los reactivos usados en los mismos volúmenes y concentraciones en el procesamiento de la muestra. Este blanco debe seguir los pasos de digestión y preparación de la muestra.
ANEXOS
117
3.3 Blanco de reactivos fortificado, es la solución que se prepara a partir de una alícuota del blanco de reactivos, añadiendo una alícuota de la solución estándar concentrada "solución madre", para dar una concentración final que produzca una absorbancia aceptable (aproximadamente 0,1) para el analito. El blanco de reactivos fortificado debe seguir el mismo esquema de digestión y preparación de la muestra. 3.4 Espectrometría, es una rama de la espectroscopia relacionada con la medición de espectros. 3.5 Espectrometría de absorción atómica, es una rama del análisis instrumental en el cual un elemento es atomizado en forma tal que permite la observación, selección y medida de su espectro de absorción. 3.5.1 Espectrometría de absorción atómica por flama, es el método por el cual el elemento se determina mediante un espectrómetro de absorción átomica, usado en conjunto con un sistema de nebulización y una fuente de atomización. La fuente de atomización es un quemador que utiliza diferentes mezclas de gases, las más frecuentes son aire-acetileno y óxido nitroso-acetileno. 3.5.2 Espectrometría de absorción atómica por horno de grafito, es el método mediante el cual el elemento se determina por un espectrómetro de absorción atómica, usado en conjunto con un horno de grafito. El principio es esencialmente el mismo que en absorción atómica de aspiración directa en flama, excepto que se usa un horno en lugar de la flama para atomizar la muestra. 3.5.3 Espectrometría de absorción atómica por generación de hidruros, es un método similar al del vapor frío. Las muestras reaccionan en un dispositivo externo con un agente reductor, generalmente borohidruro. Los productos gaseosos de reacción se llevan a una celda de muestreo que se encuentra en el paso óptico del espectrómetro de absorción atómica, en este caso, los productos de reacción son hidruros volátiles. Estos compuestos moleculares no son capaces de dar una señal de absorción atómica, por lo tanto la celda se calienta para disociar el hidruro gaseoso en átomos libres. Cuando el hidruro gaseoso se disocia en la celda calentada en átomos libres, la absorción atómica crece y cae a medida que se crean los átomos y escapan de la celda de absorción. Se mide el máximo de absorción o altura de pico, como señal analítica. Los elementos que se pueden determinar con esta técnica son: As, Bi, Ge, Pb, Sb, Se, Te y Sn. 3.5.4 Espectrometría de absorción atómica por vapor frío, este método es otra aproximación para mejorar la sensibilidad de la absorción atómica, optimizando la eficiencia de muestreo en el quemador de pre-mezcla, en donde el mercurio se reduce químicamente al estado atómico libre haciendo reaccionar la muestra con un reductor fuerte (cloruro estanoso o borohidruro de sodio) en un recipiente de reacción cerrado. El mercurio volátil libre se arrastra del matraz de reacción burbujeando aire o nitrógeno a través de la solución. Los átomos del mercurio que se arrastran son transportados a una celda de absorción que se coloca en el paso de luz del espectrómetro de absorción atómica. A medida que los átomos de mercurio pasan por la celda de muestreo, la
ANEXOS
118
absorbancia medida se incrementa indicando el aumento de concentración en el paso de luz. 3.6 Espectroscopia, es una área de la física y la química dedicada al estudio de la generación, medición e interpretación de los espectros de energía (electromagnético o partícula) que resulta ya sea de la emisión o absorción de energía radiante o partículas de una sustancia cuando se le bombardea con radiación electromagnética, electrones, neutrones, protones, iones o bien por calentamiento, excitación con un campo eléctrico magnético, usada para investigar estructura nuclear y atómica. 3.7 Método de adiciones estándar, es el que implica la preparación de estándares en la matriz de la muestra, añadiendo cantidades conocidas de un estándar a una o más alícuotas de la muestra y que compensa los efectos de exaltación o depresión de la señal del analito, pero no corrige interferencias aditivas que causan una desviación de la línea de base y en la cual los resultados obtenidos son válidos si: La curva analítica es lineal. La forma química del analito es la misma que en la muestra. El efecto de interferencia es constante en el intervalo de trabajo. La señal se corrige por interferencia aditiva. 3.8 Muestra de control de calidad, es una muestra externa al laboratorio, que contiene una alícuota de concentración conocida del analito, cuyos valores de absorbancia deben estar comprendidos en el rango lineal del método. 3.9 Muestra fortificada, es la muestra a la cual se le adiciona una alícuota de concentración conocida del analito, diluida en el ácido apropiado de tal forma que la solución resultante tenga una absorbancia de 0,1 aproximadamente. 4. Símbolos y abreviaturas Cuando en esta Norma se haga referencia a los siguientes símbolos y abreviaturas se entiende por: As arsénico Bi bismuto Cd cadmio Cu cobre Fe fierro Ge germanio
ANEXOS
119
Hg mercurio Pb plomo Sb antimonio Se selenio Sn estaño Te teluro Zn zinc µmho micromho ºC grados Celsius % por ciento lb libra g gramo cm centímetro kg kilogramo mg miligramo l litro ml mililitro µg microgramo seg segundo rpm revoluciones por minuto nm nanómetro RA reactivo analítico N normal M molar p peso
ANEXOS
120
v volumen / por LDI límite de detección del instrumento MCC muestra de control de calidad LDM límite de detección del método No. número 5. Reactivos y materiales 5.1 Reactivos Soluciones estándares de referencia certificadas de cada uno de los metales. Agua, debe ser destilada deionizada, con un grado máximo de conductividad de 1 µmho/cm a 25ºC. Acido nítrico (densidad específica 1,41), grado suprapuro. Acido nítrico (densidad específica 1,41), contenido de mercurio muy bajo. Acido perclórico (densidad específica 1,67), grado suprapuro. Acido clorhídrico (densidad específica 1,19), grado suprapuro. Acido sulfúrico (densidad específica 1,84), grado suprapuro. Acido sulfúrico 1 N a partir de la solución grado suprapuro. Acido nítrico 65% v/v grado RA. Peróxido de hidrógeno (densidad específica 1,12). Hidróxido de sodio granalla reactivo RA. Aire comprimido seco y limpio. Gases: acetileno, óxido nitroso, argón y nitrógeno, grado absorción atómica. Solución de Nitrato de Magnesio hexahidratado al 7% p/v. Disolver 70 g de Mg(NO3)2.6H2O en 1000 ml de HCl 1 N. Acido clorhídrico 1 N. Diluir 8,3 ml de HCl y llevar a 100 ml de agua.
ANEXOS
121
Acido nítrico al 50% v/v. Diluir 50 ml de HNO3 al 65% v/v grado suprapuro en 50 ml de agua. Acido clorhídrico 8 M. Diluir 66,0 ml de HCl y llevar a 100 ml con agua. Acido clorhídrico 0,5 N. Diluir 4,15 ml de HCl y llevar a 100 ml con agua. Solución de Yoduro de Potasio al 15% p/v. Disolver 15 g de KI en 100 ml de agua (esta solución debe prepararse en el momento de usarse). Solución de Yoduro de Potasio al 20% p/v. Disolver 20 g de KI en 100 ml de agua (esta solución debe prepararse en el momento de usarse). Solución de Cloruro de Potasio (10 mg/ml de K). Disolver 1,91 g de KCl en agua y diluir a 100 ml con agua. Solución de Nitrato de Magnesio al 50% p/v. Disolver 50 g de Mg(NO3)2.6H2O en 100 ml de agua. Solución de ácido clorhídrico al 1,5% p/v. Diluir 1,5 ml de HCl en 100 ml de agua destilada deionizada. Solución de hidróxido de sodio al 1% p/v. Pesar 1 g de hidróxido de sodio y diluir a 100 ml con agua destilada deionizada. Solución de borohidruro de sodio al 4% p/v en solución de hidróxido de sodio al 1% p/v. Pesar 4 g de borohidruro de sodio en 100 ml de una solución de hidróxido de sodio al 1% p/v. Filtrar al vacio. Solución reductora para mercurio. Mezclar 50 ml de ácido sulfúrico concentrado con aproximadamente 300 ml de agua. Enfriar a temperatura ambiente y disolver 15 g de cloruro de sodio, 15 g de sulfato o cloruro de hidroxilamina y 25 g de cloruro o sulfato estanoso en solución. Diluir a 500 ml. Solución de dilución para mercurio. En un matraz de 1 l, conteniendo de 300 a 500 ml de agua destilada deionizada, agregar 58 ml de ácido nítrico concentrado de muy baja concentración de mercurio y 67 ml de ácido sulfúrico concentrado. Diluir al volumen con agua. Solución de trabajo de As de 1 µg/ml. Diluir 1 ml de la solución patrón de 1000 µg/ml a 1 l con ácido sulfúrico 1N preparada a partir de la solución grado suprapuro. Preparar fresca cada día. 5.2 Materiales Matraces Kjeldahl de 500 ml y 800 ml.
ANEXOS
122
Sistema de reflujo con refrigerante. Crisoles Vycor de 40 a 50 ml de capacidad. Crisoles de platino de 40 a 50 ml de capacidad. Matraces Erlenmeyer de diferentes capacidades. Matraces volumétricos de diferentes capacidades. Matraces redondos de fondo plano de 50 ml. Bombas Parr. Micropipetas o pipetas de Eppendorf de diferentes capacidades. Puntas de plástico para micropipetas. Papel filtro Whatman Nº 2. Perlas de ebullición. Varillas de plástico. Tubos de ensayo graduados de propilen o propileno de 15 ml. Recipientes de propilen o propileno. Embudos de filtración de diferentes capacidades. Material común de laboratorio. Todo el material utilizado debe someterse a lavado de acuerdo con las siguientes instrucciones. El jabón que se use debe ser de preferencia neutro. Enjuagar perfectamente con agua corriente. Sumergir el material de vidrio o plástico en un recipiente (de preferencia plástico) que contenga una solución de ácido nítrico grado RA al 30 %. Dejarlo tapado y reposando por un lapso de 24 horas. Quitar el exceso de ácido nítrico con varios enjuagues (5 o 6 veces) con agua deionizada. Dejar escurrir y secar. Guardar en cuanto esté seco para evitar contaminación por partículas en el aire.
ANEXOS
123
6. Aparatos e instrumentos 6.1 Aparatos Lámparas de cátodo hueco o de descarga sin electrodos para determinar arsénico, cadmio, cobre, estaño, fierro, mercurio, plomo y zinc. Fuente de radiofrecuencia en caso de usar lámparas de descarga. Automuestreador y recirculador de agua. Placa de calentamiento con regulador que alcance una temperatura de 400 a 450 ºC. Horno de microondas. Autoclave que alcance 121 ± 5ºC o 15 lb de presión. Centrífuga de laboratorio capaz de mantener 1600 rpm. 6.2 Instrumentos Los instrumentos que a continuación se indican deben estar calibrados y ajustados antes de su operación. Espectrómetro de absorción atómica equipado con los accesorios para flama, horno de grafito, generador de hidruros o vapor frío, dependiendo del método a seguir. Balanza analítica con sensibilidad de 0,1 mg. Mufla capaz de mantener una temperatura de 550 ± 10ºC. Horno de calentamiento (estufa) con intervalo de temperatura de 120 ± 5ºC. 7. Preparación de la muestra 7.1 Digestión para la determinación de Cd, Cu, Fe, Pb y Zn. 7.1.1 Digestión por vía húmeda. 7.1.1.1 Pesar con precisión de ± 0,1 mg, una cantidad apropiada de muestra. Para la determinación por el método de absorción por flama pesar como máximo 40 g de jugo o bebida, 20 g de alimentos que contengan del 50 al 75% de agua y 10 g de alimentos sólidos o semisólidos. Limite el contenido de grasa o aceite a un máximo de 4 g y el total de materia orgánica a 5 g.
ANEXOS
124
7.1.1.2 Añadir 10 ml de ácido nítrico concentrado y dejar reposar toda la noche o iniciar directamente la digestión. 7.1.1.3 Usar matraz de Kjeldhal o matraz conectado al sistema de refrigerantes. 7.1.1.4 Calentar suavemente. 7.1.1.5 Digerir la muestra 3 horas o más tiempo si es necesario (algunas muestras requieren la adición de mayor cantidad de ácido nítrico) hasta la aparición del color traslúcido, si queda ámbar, adicionar peróxido de hidrógeno gota a gota con agitación continua (reacción exotérmica). 7.1.1.6 Enfriar. 7.1.1.7 Recuperar, filtrar y llevar a un volumen conocido en matraz volumétrico. 7.1.1.8 Correr un blanco de reactivos y muestra fortificada por cada serie de digestión. 7.1.1.9 Leer en el aparato de elección (espectrómetro de absorción atómica por flama u horno de grafito). 7.1.2 Digestión por vía seca. 7.1.2.1 Pesar con precisión de ± 0,1 mg, una cantidad apropiada de muestra. Para la determinación por el método de absorción por flama pesar como máximo 40 g de jugo o bebida, 20 g de alimentos que contengan del 50 al 75% de agua y 10 g de alimentos sólidos y semisólidos. Limite el contenido de grasa o aceite a un máximo de 4 g y el total de materia orgánica a 5 g. 7.1.2.2 Añadir 10 ml de ácido nítrico concentrado y dejar reposar toda la noche o iniciar directamente la digestión. En productos con alta concentración de proteínas adicionar una solución de nitrato de magnesio al 7,0% p/v y mezclar completamente, llevar a sequedad aproximadamente durante 6 horas en estufa a una temperatura de 90 a 95ºC. 7.1.2.3 Colocar la muestra en una mufla y elevar la temperatura lentamente de 2 a 4ºC por minuto hasta 350°C. Mantener la temperatura hasta que cesen los humos. 7.1.2.4 Elevar gradualmente la temperatura de 500 a 550ºC para evitar que la muestra se incinere y mantener esa temperatura durante 16 horas o toda la noche. 7.1.2.5 Apagar la mufla y dejar enfriar. 7.1.2.6 Un segundo paso de calcinación puede ser requerido para remover algunos residuos de carbón, mediante el siguiente procedimiento: Lavar las paredes del crisol con 2 ml de ácido nítrico al 50%. Colocar la muestra en una placa de calentamiento puesta a 120ºC para remover el exceso de ácido. Colocar la
ANEXOS
125
muestra en una mufla fría y elevar la temperatura gradualmente de 500 a 550ºC, manteniéndola por el tiempo necesario. Repetir este procedimiento cuantas veces sea necesario hasta que quede libre de carbón remanente. 7.1.2.7 Disolver las cenizas completamente en 5 ml de ácido clorhídrico 1N, transferir la muestra disuelta a un tubo de propileno o a un matraz de volumen conocido, enjuagar el crisol con dos alícuotas de 5 ml de ácido clorhídrico 1 N y transferir al mismo tubo o matraz para obtener un volumen de 15 ml en el primero y llevar al aforo en el segundo, tapar y mezclar, si existe presencia de partículas o materia insoluble, filtrar en papel Whatman No. 2, antes de la determinación. 7.1.2.8 Correr un blanco de reactivos y muestra fortificada por cada serie de digestión. 7.1.2.9 Leer en el aparato de elección (espectrómetro de absorción atómica: flama u horno de grafito). 7.2 Digestión por vía húmeda para la determinación de Sn. 7.2.1 Proceder igual que en el punto 7.1.1.1. 7.2.2 No adicionar ácido nítrico si no se lleva cabo la digestión total en el mismo día. 7.2.3 Adicionar 30 ml de ácido nítrico concentrado al matraz y calentar suavemente por 15 minutos en campana para iniciar la digestión, evitando una excesiva producción de espuma. 7.2.4 Hervir suavemente hasta tener un remanente de 3 a 6 ml o hasta que la muestra empiece a secarse en el fondo. No dejar que la muestra se calcine. 7.2.5 Retirar la muestra del calor. 7.2.6 Al mismo tiempo correr dos blancos de reactivos. 7.2.7 Adicionar 25 ml de ácido clorhídrico concentrado, calentar suavemente durante aproximadamente 15 minutos, hasta que todo el cloro sea liberado. Aumentar la temperatura gradualmente hasta ebullición. 7.2.8 Evaporar hasta obtener de 10 a 15 ml, usando un matraz similar con 15 ml de agua como patrón de volumen. 7.2.9 Adicionar aproximadamente 40 ml de agua. 7.2.10 Agitar y pasar a un matraz de 100 ml y enjuagar con 10 ml de agua. 7.2.11 Cuando el ácido clorhídrico está presente en la digestión, las muestras se pueden quedar toda la noche o por más tiempo. 7.2.12 Agregar 1 ml de solución de cloruro de potasio en cada matraz.
ANEXOS
126
7.2.13 Enfriar a temperatura ambiente. 7.2.14 Diluir con agua y agregar más agua para compensar el volumen de grasa en el matraz. 7.2.15 Mezclar perfectamente y filtrar de 30 a 50 ml a través de un papel filtro Whatman No. 2 y recoger el filtrado en un recipiente de propileno, polipropileno o polietileno. 7.2.16 No filtrar los blancos. Tapar las botellas durante el análisis. Las soluciones son estables por varios meses. 7.2.17 Correr un blanco de reactivos y muestra fortificada por cada serie de digestión. 7.2.18 Leer en el aparato de elección (espectrómetro de absorción atómica: flama u horno de grafito). 7.3 Digestión por vía húmeda para la determinación de Hg. 7.3.1 Sistema de reflujo. 7.3.1.1 Pesar con precisión de ± 0,1 mg, la cantidad apropiada de muestra, dependiendo el tipo de ésta, en un matraz de digestión y adicionar perlas de ebullición. 7.3.1.2 Conectar el matraz al sistema de reflujo y agregar poco a poco la cantidad necesaria de ácido nítrico concentrado y calentar durante media hora o hasta que no se observen cambios en la digestión. 7.3.1.3 Dejar enfriar y agregar una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrados (1 + 1). 7.3.1.4 Calentar y agregar más ácido nítrico gota a gota sobre las paredes del recipiente, hasta que el color obscuro de la solución desaparezca. 7.3.1.5 Enfriar. 7.3.1.6 Si existe grasa o cera filtrar la solución. 7.3.1.7 Correr un blanco de reactivos y muestra fortificada por cada serie de digestión. 7.3.1.8 Leer en el aparato de elección (espectrómetro de absorción atómica de vapor frío). 7.3.2 Sistema cerrado. 7.3.2.1 Pesar con precisión de ± 0,1 mg, la cantidad apropiada de muestra, dependiendo el tipo de ésta, en el recipiente de digestión. 7.3.2.2 Agregar la cantidad necesaria de ácido nítrico concentrado.
ANEXOS
127
7.3.2.3 Tapar y sellar perfectamente el recipiente de digestión. 7.3.2.4 Si el recipiente de digestión es un matraz Erlenmeyer, colocar éste en una autoclave a 15 lb por 30 minutos. Si se utiliza bomba Parr, calentar en parrilla controlando la temperatura a un máximo de 300ºC por 30 minutos. 7.3.2.5 Enfriar a temperatura ambiente. 7.3.2.6 En caso de que la digestión no sea completa adicionar peróxido de hidrógeno y repetir la digestión. 7.3.2.7 Filtrar en caso de que exista grasa o cera y analizar el contenido de Hg. 7.3.2.8 Correr un blanco de reactivos y muestra fortificada por cada serie de digestión. 7.3.2.9 Leer en el aparato de elección (espectrómetro de absorción atómica de vapor frío). 7.4 Digestión para la determinación de As. 7.4.1 Digestión por vía húmeda-seca. 7.4.1.1 Proceder como en el punto 7.3.2 hasta que la digestión sea completa y posteriormente continuar con los siguientes pasos. 7.4.1.2 Con una pipeta tomar una alícuota de la solución de muestra digerida y colocarla en un crisol Vycor o vaso de precipitados. 7.4.1.3 Añadir 1 ml de solución de nitrato de magnesio al 7% p/v y calentar en una parrilla a temperatura baja, hasta sequedad. 7.4.1.4 Incrementar el calor de la placa a un máximo de 375ºC. 7.4.1.5 Colocar el matraz en la mufla a 450ºC para oxidar cualquier residuo de carbón y descomponer el exceso de nitrato de magnesio, por un tiempo mayor o igual a 30 minutos. 7.4.1.6 Enfriar y disolver el residuo en 2,0 ml de ácido clorhídrico 8 M. 7.4.1.7 Añadir 0,1 ml de yoduro de potasio al 20% p/v para reducir el As(V) a As(III). 7.4.1.8 Dejar reposar por un tiempo mayor a 2 minutos y transferir a un matraz y llevar al aforo con agua. 7.4.1.9 Correr un blanco de reactivos y muestra fortificada por cada serie de digestión. 7.4.1.10 Leer en el aparato de elección (espectrómetro de absorción atómica con adaptación para horno de grafito o generador de hidruros).
ANEXOS
128
7.4.2 Digestión por vía seca. 7.4.2.1 Pesar con precisión de ± 0,1 mg, la cantidad necesaria de muestra en un crisol Vycor o de platino. 7.4.2.2 Añadir el volumen necesario de nitrato de magnesio al 50% p/v. 7.4.2.3 Homogeneizar con una varilla limpia de plástico extendiendo la mezcla en el crisol. 7.4.2.4 Colocar la muestra en una mufla subiendo gradualmente la temperatura hasta 300ºC por 2 horas. Posteriormente subir gradualmente la temperatura hasta 500ºC por 16 horas o durante toda la noche. 7.4.2.5 Enfriar a temperatura ambiente y humedecer las cenizas con ácido nítrico al 50% v/v. 7.4.2.6 Calentar en parrilla hasta la eliminación del ácido. 7.4.2.7 Llevar los crisoles a una mufla elevando gradualmente la temperatura de 23 a 500ºC, manteniendo ésta 30 min hasta evaporación total. 7.4.2.8 Transferir las cenizas del crisol a un matraz aforado usando una porción de 10 ml de ácido clorhídrico 0,5 N. 7.4.2.9 Enjuagar los crisoles con 5 ml de agua destilada y transferir al matraz, añadir 1 ml de solución de yoduro de potasio al 15% y mezclar. 7.4.2.10 Dejar reposar durante 15 minutos y llevar al aforo. 7.4.2.11 Correr un blanco de reactivos y muestra fortificada por cada serie de digestión. 7.4.2.12 Leer en el aparato de elección (espectrómetro de absorción atómica con adaptación para horno de grafito o generador de hidruros). 7.5 Digestión para la determinación de Cd, As, Pb, Sn, Cu, Fe, Zn y Hg por horno de microondas. Pesar con precisión de ± 0,1 mg, 0,500 g como máximo de muestra, añadir 6 ml de ácido nítrico concentrado y 2 ml de agua oxigenada al 30%, cerrar perfectamente el envase de reacción y proceder según el manual del fabricante. 7.6 Determinación de metales en agua potable y agua purificada. Las muestras incoloras, transparentes e inodoras y de una sola fase, pueden analizarse directamente por espectrometría de absorción atómica, sin digestión. Previo a dicho análisis, adicionar a 100 ml de muestra, 1 ml de ácido nítrico, en caso de que se observe un precipitado, realizar una digestión adicionando 1 ml más de ácido nítrico concentrado, calentar a 85ºC hasta reducir el volumen a 20 ml cuidando de que no
ANEXOS
129
hierva. Calentar a reflujo 30 minutos y transferir a un matraz volumétrico de 50 ml. Centrifugar a 1600 rpm por 30 minutos o dejar reposar toda la noche y analizar el sobrenadante. 8. Procedimiento 8.1 Espectrometría de absorción atómica por flama. 8.1.1 Calibración. Es necesario comprobar que se tiene una calibración inicial y periódica aceptable. 8.1.1.1 Se inicia la configuración operacional del instrumento y en el sistema de adquisición de datos. Permitir un periodo no menor a 30 minutos para el calentamiento de las lámparas de descarga sin electrodos. 8.1.1.2 Se debe verificar la estabilidad del instrumento mediante el análisis de una solución estándar 20 veces más concentrada que el límite de detección del instrumento (LDI) para el analito, leída un mínimo de cinco veces y calculando la desviación estándar resultante, la cual debe ser menor al 5%. 8.1.1.3 El instrumento debe calibrarse para el analito a determinar usando el blanco de calibración y los estándares de calibración preparados a 3 o 4 niveles de concentración dentro del intervalo dinámico de concentración del analito. 8.1.1.4 Ajustar el instrumento a 0 con el blanco de calibración. Introducir los estándares de calibración del analito de menor a mayor concentración y registrar al menos tres réplicas de la absorbancia de cada uno. 8.1.1.5 Elaborar una curva de calibración graficando absorbancia en función de la concentración. Lo anterior puede llevarse a cabo en equipos que se programan directamente, en los cuales sólo es necesario introducir los estándares y marcar su concentración teórica. 8.1.2 Operación del instrumento. El desempeño del instrumento se verifica mediante el empleo de blancos de calibración, estándares de calibración y una muestra de control de calidad (MCC). 8.1.2.1 Después de que se ha realizado la calibración, se debe verificar que el instrumento trabaje adecuadamente para el analito. Para ello se analiza una muestra de control de calidad. Si las mediciones varían en ± 10% o más, al valor establecido para la MCC, el análisis debe interrumpirse y buscar la posible causa de error, el instrumento se debe recalibrar y verificar la nueva calibración. 8.1.2.2 Para verificar que el instrumento no presenta deriva, por cada 10 análisis se debe analizar el blanco de calibración. Si el valor verdadero del analito difiere ± 10% o más, el
ANEXOS
130
instrumento debe recalibrarse. Si el error persiste debe identificarse el problema y corregirse. Si la matriz de la muestra es responsable de la deriva o afecta la respuesta del analito puede ser necesario trabajar por adiciones estándar. 8.1.2.3 La demostración de la operatividad inicial del instrumento se hace estableciendo los límites de detección del método (LDM) para el analito y el intervalo de calibración lineal. Para determinar el LDM se usa un blanco de reactivos fortificado con una concentración del analito equivalente de 2 a 5 veces el límite de detección estimado. Se hacen al menos 4 réplicas de lectura de absorbancia del blanco de reactivos fortificado procesado a través de todo el método analítico. Los LDM se calculan de acuerdo a: LDM= t x s t = valor de la "T" de Student a un intervalo de confianza de 99% y una desviación estándar estimada para n-1 grados de libertad. t = 3,14 para 7 réplicas. s = desviación estándar de las réplicas del análisis. El intervalo lineal de calibración se establece a partir de por lo menos 4 estándares de diferente concentración, uno de los cuales debe estar próximo al límite superior del intervalo lineal. 8.1.3 Determinación 8.1.3.1 Ajustar el instrumento de absorción atómica en las condiciones adecuadas para la determinación del analito de acuerdo a las indicaciones del manual del instrumento. 8.1.3.2 Introducir el blanco de reactivos y la muestra a analizar y registrar los valores de absorbancia. Se debe analizar al menos un blanco de reactivos con cada grupo de muestras. Los valores obtenidos ponen de manifiesto la calidad de los reactivos usados y el grado de contaminación del laboratorio. 8.1.3.3 En los equipos que pueden programarse, la lectura obtenida da directamente la concentración del elemento en las unidades de concentración utilizadas. 8.1.3.4 Se debe analizar al menos un blanco de reactivos fortificado para cada grupo de muestras. Se calcula la exactitud como el porciento de recuperación (de acuerdo al apartado 8.1.3.6). 8.1.3.5 Se debe fortificar al menos una muestra por grupo o el 10% de ellas lo que resulte mayor. La concentración añadida debe ser de aproximadamente 0,1 unidades de absorbancia. 8.1.3.6 Se debe calcular el porciento de recuperación para el analito, de acuerdo a: CM - C
ANEXOS
131
R = -------------- x 100 CA R = % recuperación CM = Concentración de la muestra fortificada C = Concentración de la muestra CA = Concentración equivalente de analito añadido a la muestra. Si la recuperación del analito en la muestra fortificada está fuera del intervalo previamente establecido y el blanco de reactivos fortificado está correcto, puede existir un problema relacionado con la matriz de la muestra. Los datos se deben verificar por el método de las adiciones estándar. 8.2 Espectrometría de absorción atómica por horno de grafito. 8.2.1 Calibración. 8.2.1.1 Proceder de acuerdo a los puntos 8.1.1.1 a 8.1.1.4. 8.2.1.2 Elaborar una curva de calibración graficando área de pico o altura máxima contra concentración del analito. La calibración mediante el uso de una computadora o una calculadora basada en el ajuste sobre los datos de concentración respuesta es aceptada. Lo anterior puede llevarse a cabo en equipos que se programan directamente, en los cuales sólo es necesario introducir los estándares y marcar su concentración teórica. 8.2.2 Operación del instrumento. 8.2.2.1 Proceder de acuerdo a 8.1.2.1 a 8.1.2.3. 8.2.3 Determinación. 8.2.3.1 Ajustar el instrumento de absorción atómica en las condiciones adecuadas para la determinación del analito, de acuerdo a las recomendaciones del manual del instrumento. El programa de temperaturas para el horno de grafito puede variar dependiendo de la matriz de la muestra. En el caso de existir interferencias no específicas (absorción molecular o dispersión de la luz), se recomienda consultar la bibliografía existente en cuanto a los métodos disponibles para eliminarlas, así como en el caso de interferencias de matriz. 8.3 Espectrometría de absorción atómica por generador de hidruros.
ANEXOS
132
8.3.1 Calibración. 8.3.1.1 Proceder de acuerdo a los puntos 8.1.1.1 a 8.1.1.4. 8.3.1.2 A partir de la solución estándar de As de 1000 mg/l, preparar una solución de As de 1 mg/l en ácido clorhídrico de concentración apropiada al método. Trazar una curva de calibración de absorbancia (máximo de la altura de pico) en función de la concentración del analito para un intervalo de concentración de 0 a 10 µg/l de As bajo las mismas condiciones de la matriz de la muestra. 8.3.2 Operación del instrumento. 8.3.2.1 Proceder de acuerdo a los puntos 8.1.2.1 a 8.1.2.3. 8.3.3 Determinación. 8.3.3.1 Ajustar el instrumento de absorción atómica en las condiciones adecuadas para la determinación de As: longitud de onda de 193,7 nm y lámpara de descarga sin electrodos. Colocar y ajustar la celda de absorción de acuerdo al manual del fabricante. Ajustar el flujo de gas (nitrógeno o argón). 8.3.3.2 Ajustar a 0 de absorbancia con el blanco de calibración de ácido clorhídrico al 1,5% siguiendo las instrucciones del manual del fabricante. 8.3.3.3 Optimizar con un estándar de calibración la respuesta del instrumento al analito (por lo general, 10 ml de una solución de 5 µg/l de As da una absorbancia de 0,2), ajustando el tiempo de purga I, el tiempo de reacción y el tiempo de purga II. 8.3.3.4 Tomar un volumen conocido de la muestra dirigida y seguir el mismo procedimiento que con los estándares de calibración. 8.4 Espectrometría de absorción atómica por vapor frío. 8.4.1 Calibración. 8.4.1.1 Proceder igual que en los puntos 8.1.1.1 a 8.1.1.4. 8.4.1.2 A partir de la solución de trabajo de 1 µg/ml preparar estándares de calibración que contengan 0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 y 1,0 µg de Hg a frascos de reacción. A cada frasco agregar 100 ml de la solución de dilución y 20 ml de la solución de reducción. Trazar la curva de calibración de absorbancia (altura máxima de pico) en función de la concentración del analito. 8.4.2 Operación del instrumento. 8.4.2.1 Proceder de acuerdo a los puntos 8.1.2.1 a 8.1.2.3.
ANEXOS
133
8.4.3 Determinación. 8.4.3.1 Ajustar el instrumento de absorción atómica en las condiciones adecuadas para la determinación de Hg: longitud de onda de 253,6 nm, slit 0,7 nm y lámpara de cátodo hueco. Colocar y ajustar la celda de absorción de acuerdo al manual del fabricante. Ajustar el flujo de gas (nitrógeno o argón). 8.4.3.2 Ajustar a 0 de absorbancia con el blanco de calibración (solución de dilución y de reducción) siguiendo las instrucciones del manual del fabricante. 8.4.3.3 Optimizar con un estándar de calibración la respuesta del instrumento al analito. 8.4.3.4 Tomar 25 ml de la muestra digerida y seguir el mismo procedimiento que con los estándares de calibración. 9. Expresión de resultados Método de cálculo. Interpolar los valores de absorbancia o altura de pico de la muestra analizada en la curva de calibración y obtener los mg/kg del elemento en la muestra y realizar los cálculos empleando la siguiente fórmula: A x B mg/ kg = -------- C en donde: A = Concentración en mg/kg de la muestra a interpolar en la curva de calibración. B = Volumen final al que se llevó la muestra (ml). C = Peso de la muestra (g) o volumen de la muestra (ml) en el caso de agua. En los equipos que pueden programarse, la lectura obtenida da directamente la concentración del elemento en mg/kg o µg/kg. 10. Informe de la prueba Los resultados se informarán en mg/kg o µg/kg del elemento a determinar. 11. Concordancia con normas internacionales Esta Norma Oficial Mexicana no es equivalente con ninguna norma internacional.
ANEXOS
134
12. Bibliografía 12.1 Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. 1992. Ley Federal sobre Metrología y Normalización. Diario Oficial de la Federación. México, D.F. 12.2 Secretaría de Salud. 1984. Ley General de Salud. Diario Oficial de la Federación. México, D.F. 12.3 Secretaría de Salud. 1988. Reglamento de la Ley General de Salud en Materia de Control Sanitario de Actividades, Establecimientos, Productos y Servicios. Diario Oficial de la Federación. México, D.F. 12.4 Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. NOM-008-SCFI-1993. Norma Oficial Mexicana. Sistema General de Unidades de Medida. 12.5 Analytical Methods for Atomic Absorption Espectrophotometry. 1971. The Perkin-Elmer, Corp-March. USA. 12.6 Boudene C. 1979. Food contamination by metals, in Trace Metals. Exposure and Health Effects. Pergamon Press, Oxford, p 163. 12.7 Clesceri L.S., Green A. E., Rhodes B. R. 1989. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 17a. Ed. M-3030 p. 3-1 a 3-6. 12.8 Dalton E.F. y Malanoski A.J. 1971. Atomic Absorption Newsletter, Vol. 10, No.4. 12.9 Determination of Mercury in Fish (Atomic Absorption Spectrophotometric Method). 1970. Dow Chemical Company. Method CAS-AM-70.10. Midland. MI 48640. 12.10 Determination of Mercury in Liver, Muscle, Kidney or Hair by Atomic Absorption Spectrophotometry. 1986. Chemistry Laboratory Guidebook, Science, USDA, FSIS. 5.007. 12.11 Determination of Metals Trace in Liver, Muscle, Kidney of Hair by Atomic Absorption Spectrophotometry. 1986. Chemistry Laboratory Guidebook, Science, USDA, FSIS. 12.12 Kahn H.L. y Schallis J.E. 1968. Atomic Absorption Newsletter, Vol. 7, No. 5 (1968). 12.13 Kothandaramon P. y Dallmeyer J.F. 1976. Improved Desicector for Mercury Cold Vapor Technique. Atomic Absorption Newsletter, Vol.15, No.5. 12.14 Manning, D.C. 1970. Compensation for Broad-Band Absorption Interference in the Flameless Atomic Absorption Determination of Mercury. Atomic Absorption Newsletter. Vol. 9, No.5 p. 109. 12.15 Matthews P.J. 1984. Control of metal application rates from sewage Sludge utilization in agriculture. Crit. Rev. Environ. Control. Vol. 14, No. 199.
ANEXOS
135
12.16 MHS-10 Mercury/Hydride System. 1976. Operators Manual Perkin-Elmer. Instrument Division, Perkin-Elmer Corporation, Norwalk, Ct 06856, USA. 12.17 Nieboer E. y Richardson D.H.S. 1980. The replacement of the mondescript term "heavy metals" by a biologically and Chemilally significant classification of metal ions. Environ. Pollot. Ser. B., Vol. 1-3. 12.18 NORMA-Z-013/02. 1981. Guía para la Redacción, Estructuración y Presentación de las Normas Oficiales Mexicanas. Secretaría de Comercio y Fomento Industrial. 12.19 Norma ISO 2447 (E). 1974. Determination of Tin. International Organization for Standardization. 12.20 Norma ISO 6561 (E). 1983. Fruits, Vegetables and Derived Products- Determination of Cadmiun Content. Flameless Atomic Absorption Spectrometric Method. International Organization for Standardization. 12.21 Norma ISO 6633. 1984. Fruit, Vegetables and Derived Products Determination of head content- Flameless Atomic Absorption Spectrometric Method. International Organization for Standardization. 12.22 Norma ISO 6637 (E). 1984. Fruits, Vegetables and Derived Products. Determination of Mercury Content. Flameless Atomic Absorption Method. International Organization for Standardization. 12.23 Norma ISO 6636/2 (E). 1984. Fruits, Vegetables and Derived Products. Determination of Zinc Content. Part 2, Atomic Absorption Spectrometric Method. International Organization for Standardization. 12.24 Norma ISO/DIS 7952. 1991. Fruits, Vegetables and Derived Products- Determination of copper content- Method by flame atomic absorption Spectrometry. Draft International Standard. 12.25 Official Methods of Analysis. 1990. Association of Official Analytical Chemists. 15 th Edition. USA. Volumen I. Chapter 9 p. 237 a 273. 12.26 Swayer R., Kirk R.S. y Egan H. 1987. Manual de Análisis Químicos de Alimentos de Pearson. Cía. Editorial Continental. 1a. ed. en español. México, D.F. p. 125-140. 13. Observancia de la Norma La vigilancia del cumplimiento de la presente Norma corresponde a la Secretaría de Salud. 14. Vigencia La presente Norma Oficial Mexicana entrará en vigor con su carácter de obligatorio a los 30 días siguientes a partir de su publicación en el Diario Oficial de la Federación.
ANEXOS
136
Sufragio Efectivo. No Reelección. México,D.F., a 29 de junio de 1995.- El Director General, José Meljem Moctezuma.- Rúbrica.
ANEXO II
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-127-SSA1-1994, "SALUD AMBIENTAL, AGUA PARA USO Y CONSUMO HUMANO-LIMITES PERMISIBLES DE CALIDAD Y TRATAMIENTOS A QUE DEBE SOMETERSE EL AGUA PARA SU POTABILIZACION".
Al margen un sello con el Escudo Nacional, que dice: Estados Unidos Mexicanos.- Secretaría de Salud.
GUSTAVO OLAIZ FERNANDEZ, Director General de Salud Ambiental, por acuerdo del Comité Consultivo Nacional de Normalización de Regulación y Fomento Sanitario, con fundamento en los artículos 39 de la Ley Orgánica de la Administración Pública Federal; 3o. fracción XIV, 13 apartado A fracción I, 118 fracción II y 119 fracción II de la Ley General de Salud; 38 fracción II, 40 fracción I y 47 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización; 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215, 218, 224, 227 y demás aplicables del Reglamento de la Ley General de Salud en Materia de Control Sanitario de Actividades, Establecimientos, Productos y Servicios; 8o. fracción IV y 25 fracción V del Reglamento Interior de la Secretaría de Salud, y
INDICE
0. INTRODUCCION 1. OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION 2. REFERENCIAS 3. DEFINICIONES 4. LIMITES PERMISIBLES DE CALIDAD DEL AGUA
ANEXOS
137
5. TRATAMIENTOS PARA LA POTABILIZACION DEL AGUA 6. BIBLIOGRAFIA 7. CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES 8. OBSERVANCIA DE LA NORMA 9. VIGENCIA
0. Introducción
El abastecimiento de agua para uso y consumo humano con calidad adecuada es fundamental para prevenir y evitar la transmisión de enfermedades gastrointestinales y otras, para lo cual se requiere establecer límites permisibles en cuanto a sus características bacteriológicas, físicas, organolépticas, químicas y radiactivas.
Con el fin de asegurar y preservar la calidad del agua en los sistemas, hasta la entrega al consumidor, se debe someter a tratamientos de potabilización.
1. Objetivo y campo de aplicación
Esta Norma Oficial Mexicana establece los límites permisibles de calidad y los tratamientos de potabilización del agua para uso y consumo humano, que deben cumplir los sistemas de abastecimiento públicos y privados o cualquier persona física o moral que la distribuya, en todo el territorio nacional.
2. Referencias
NOM-008-SCF1-1993 "Sistema General de Unidades de Medida".
3. Definiciones
3.1 Ablandamiento: Proceso de remoción de los iones calcio y magnesio, principales causantes de la dureza del agua.
3.2 Adsorción: Remoción de iones y moléculas de una solución que presentan afinidad a un medio sólido adecuado, de forma tal que son separadas de la solución.
3.3 Agua para uso y consumo humano: Aquella que no contiene contaminantes objetables, ya sean químicos o agentes infecciosos y que no causa efectos nocivos al ser humano.
3.4 Características bacteriológicas: Son aquellas debidas a microorganismos nocivos a la salud humana. Para efectos de control sanitario se determina el contenido de indicadores generales de contaminación microbiológica, específicamente organismos coliformes totales y organismos coliformes fecales.
3.5 Características físicas y organolépticas: Son aquellas que se detectan sensorialmente. Para efectos de evaluación, el sabor y olor se ponderan por medio de los sentidos y el color y la turbiedad se determinan por medio de métodos analíticos de laboratorio.
ANEXOS
138
3.6 Características químicas: Son aquellas debidas a elementos o compuestos químicos, que como resultado de investigación científica se ha comprobado que pueden causar efectos nocivos a la salud humana.
3.7 Características radiactivas: Son aquellas resultantes de la presencia de elementos radiactivos.
3.8 Coagulación química: Adición de compuestos químicos al agua, para alterar el estado físico de los sólidos disueltos, coloidales o suspendidos, a fin de facilitar su remoción por precipitación o filtración.
3.9 Contingencia: Situación de cambio imprevisto en las características del agua por contaminación externa, que ponga en riesgo la salud humana.
3.10 Desinfección: Destrucción de organismos patógenos por medio de la aplicación de productos químicos o procesos físicos.
3.11 Filtración: Remoción de partículas suspendidas en el agua, haciéndola fluir a través de un medio filtrante de porosidad adecuada.
3.12 Floculación: Aglomeración de partículas desestabilizadas en el proceso de coagulación química, a través de medios mecánicos o hidráulicos.
3.13 Intercambio iónico: Proceso de remoción de aniones o cationes específicos disueltos en el agua, a través de su reemplazo por aniones o cationes provenientes de un medio de intercambio, natural o sintético, con el que se pone en contacto.
3.14 Límite permisible: Concentración o contenido máximo o intervalo de valores de un componente, que garantiza que el agua será agradable a los sentidos y no causará efectos nocivos a la salud del consumidor.
3.15 Neutralización: Ajuste del pH, mediante la adición de agentes químicos básicos o ácidos al agua en su caso, con la finalidad de evitar incrustación o corrosión de materiales que puedan afectar su calidad.
3.16 Osmosis inversa: Proceso esencialmente físico para remoción de iones y moléculas disueltos en el agua, en el cual por medio de altas presiones se fuerza el paso de ella a través de una membrana semipermeable de porosidad específica, reteniéndose en dicha membrana los iones y moléculas de mayor tamaño.
3.17 Oxidación: Introducción de oxígeno en la molécula de ciertos compuestos para formar óxidos.
3.18 Potabilización: Conjunto de operaciones y procesos, físicos y/o químicos que se aplican al agua a fin de mejorar su calidad y hacerla apta para uso y consumo humano.
3.19 Precipitación: Proceso físico que consiste en la separación de las partículas suspendidas sedimentables del agua, por efecto gravitacional.
ANEXOS
139
3.20 Sistema de abastecimiento: Conjunto intercomunicado o interconectado de fuentes, obras de captación, plantas cloradoras, plantas potabilizadoras, tanques de almacenamiento y regulación, cárcamos de bombeo, líneas de conducción y red de distribución.
4. Límites permisibles de calidad del agua
4.1 Límites permisibles de características bacteriológicas
El contenido de organismos resultante del examen de una muestra simple de agua, debe ajustarse a lo establecido en la Tabla 1.
Bajo situaciones de emergencia, las autoridades competentes deben establecer los agentes biológicos nocivos a la salud a investigar.
TABLA 1
CARACTERISTICA LIMITE PERMISIBLE Organismos coliformes totales 2 NMP/100 ml
2 UFC/100 ml Organismos coliformes fecales No detectable NMP/100 ml
Cero UFC/100 ml
Los resultados de los exámenes bacteriológicos se deben reportar en unidades de NMP/100 ml (número más probable por 100 ml), si se utiliza la técnica del número más probable o UFC/100 ml (unidades formadoras de colonias por 100 ml), si se utiliza la técnica de filtración por membrana.
4.2 Límites permisibles de características físicas y organolépticas
Las características físicas y organolépticas deberán ajustarse a lo establecido en la Tabla 2.
TABLA 2
CARACTERISTICA LIMITE PERMISIBLE Color 20 unidades de color verdadero en la escala
de platino-cobalto. Olor y sabor Agradable (se aceptarán aquellos que sean
tolerables para la mayoría de los consumidores, siempre que no sean resultados de condiciones objetables desde el punto de vista biológico o químico).
ANEXOS
140
Turbiedad 5 unidades de turbiedad nefelométricas (UTN) o su equivalente en otro método.
4.3 Límites permisibles de características químicas
El contenido de constituyentes químicos deberá ajustarse a lo establecido en la Tabla 3. Los límites se expresan en mg/l, excepto cuando se indique otra unidad.
TABLA 3
CARACTERISTICA LIMITE PERMISIBLE
Aluminio 0.20
Arsénico 0.05
Bario 0.70
Cadmio 0.005
Cianuros (como CN-) 0.07
Cloro residual libre 0.2-1.50
Cloruros (como Cl-) 250.00
Cobre 2.00
Cromo total 0.05
Dureza total (como CaCO3) 500.00
Fenoles o compuestos fenólicos
0.001
Fierro 0.30
Fluoruros (como F-) 1.50
Manganeso 0.15
Mercurio 0.001
Nitratos (como N) 10.00
Nitritos (como N) 0.05
Nitrógeno amoniacal (como N)
0.50
pH (potencial de hidrógeno) en unidades de pH
6.5-8.5
ANEXOS
141
Plaguicidas en microgramos/l: Aldrín y dieldrín (separados o combinados)
0.03
Clordano (total de isómeros) 0.30
DDT (total de isómeros) 1.00
Gamma-HCH (lindano) 2.00
Hexaclorobenceno 0.01
Heptacloro y epóxido de heptacloro
0.03
Metoxicloro 20.00
2,4 - D 50.00
Plomo 0.025
Sodio 200.00
Sólidos disueltos totales 1000.00
Sulfatos (como SO4=) 400.00
Sustancias activas al azul de metileno (SAAM)
0.50
Trihalometanos totales 0.20
Zinc 5.00
Los límites permisibles de metales se refieren a su concentración total en el agua, la cual incluye los suspendidos y los disueltos.
4.4 Límites permisibles de características radiactivas
El contenido de constituyentes radiactivos deberá ajustarse a lo establecido en la Tabla 4. Los límites se expresan en Bq/l (Becquerel por litro).
TABLA 4
CARACTERISTICA LIMITE PERMISIBLE
Radiactividad alfa global 0.1 Radiactividad beta global 1.0
5. Tratamientos para la potabilización del agua
ANEXOS
142
La potabilización del agua proveniente de una fuente en particular, debe fundamentarse en estudios de calidad y pruebas de tratabilidad a nivel de laboratorio para asegurar su efectividad.
Se deben aplicar los tratamientos específicos siguientes o los que resulten de las pruebas de tratabilidad, cuando los contaminantes biológicos, las características físicas y los constituyentes químicos del agua enlistados a continuación, excedan los límites permisibles establecidos en el apartado 4.
5.1 Contaminación biológica
5.1.1 Bacterias, helmintos, protozoarios y virus.- Desinfección con cloro, compuestos de cloro, ozono o luz ultravioleta.
5.2 Características físicas y organolépticas
5.2.1 Color, olor, sabor y turbiedad.- Coagulación-floculación-precipitación-filtración; cualquiera o la combinación de ellos, adsorción en carbón activado u oxidación.
5.3 Constituyentes químicos
5.3.1 Arsénico.- Coagulación-floculación-precipitación-filtración; cualquiera o la combinación de ellos, intercambio iónico u ósmosis inversa.
5.3.2 Aluminio, bario, cadmio, cianuros, cobre, cromo total y plomo.- Intercambio iónico u ósmosis inversa.
5.3.3 Cloruros.- Intercambio iónico, ósmosis inversa o destilación.
5.3.4 Dureza.- Ablandamiento químico o intercambio iónico.
5.3.5 Fenoles o compuestos fenólicos.- Adsorción en carbón activado u oxidación con ozono.
5.3.6 Fierro y/o manganeso.- Oxidación-filtración, intercambio iónico u ósmosis inversa.
5.3.7 Fluoruros.- Osmosis inversa o coagulación química.
5.3.8 Materia orgánica.- Oxidación-filtración o adsorción en carbón activado.
5.3.9 Mercurio.- Proceso convencional: coagulación-floculación-precipitación-filtración, cuando la fuente de abastecimiento contenga hasta 10 microgramos/l. Procesos especiales: en carbón activado granular y ósmosis inversa cuando la fuente de abastecimiento contenga hasta 10 microgramos/l; con carbón activado en polvo cuando la fuente de abastecimiento contenga más de 10 microgramos/l.
5.3.10 Nitratos y nitritos.- Intercambio iónico o coagulación-floculación-sedimentación-filtración; cualquiera o la combinación de ellos.
ANEXOS
143
5.3.11 Nitrógeno amoniacal.- Coagulación-floculación-sedimentación-filtración, desgasificación o desorción en columna.
5.3.12 pH (potencial de hidrógeno).- Neutralización.
5.3.13 Plaguicidas.- Adsorción en carbón activado granular.
5.3.14 Sodio.- Intercambio iónico.
5.3.15 Sólidos disueltos totales.- Coagulación-floculación-sedimentación-filtración y/o intercambio iónico.
5.3.16 Sulfatos.-Intercambio iónico u ósmosis inversa.
5.3.17 Sustancias activas al azul de metileno.- Adsorción en carbón activado.
5.3.18 Trihalometanos.- Aireación u oxidación con ozono y adsorción en carbón activado granular.
5.3.19 Zinc.- Destilación o intercambio iónico.
5.3.20 En el caso de contingencia, resultado de la presencia de sustancias especificadas o no especificadas en el apartado 4, se deben coordinar con la autoridad sanitaria competente, las autoridades locales, la Comisión Nacional del Agua, los responsables del abastecimiento y los particulares, instituciones públicas o empresas privadas involucrados en la contingencia, para determinar las acciones que se deben realizar con relación al abastecimiento de agua a la población.
6. Bibibliografía
6.1 "Desinfección del Agua". Oscar Cáceres López. Lima, Perú. Ministerio de Salud. Organización Panamericana de la Salud. Organización Mundial de la Salud. 1990.
6.2 "Guías para la Calidad del Agua Potable". Volumen 1. Recomendaciones. Organización Panamericana de la Salud. Organización Mundial de la Salud. 1985.
6.3 "Guías para la Calidad del Agua Potable". Volumen 2. Criterios relativos a la salud y otra información de base. Organización Panamericana de la Salud. 1987.
6.4 "Guía para la Redacción, Estructuración y Presentación de las Normas Oficiales Mexicanas". Proyecto de Revisión. SECOFI. 1992.
6.5 "Guide to Selection of Water Treatment Processes". Carl L. Hamann Jr., P.E. J. Brock Mc. Ewen, P.E. Anthony G. Meyers, P.E.
6.6 "Ingeniería Ambiental". Revista No. 23. Año 7. 1994.
6.7 "Ingeniería Sanitaria Aplicada a la Salud Pública". Francisco
ANEXOS
144
Unda Opazo. UTEHA 1969.
6.8 "Ingeniería Sanitaria y de Aguas Residuales". Purificación de Aguas y Tratamiento y Remoción de Aguas Residuales. Gordon M. Fair, John C. Geyer, Daniel A. Okun. Limusa Wiley. 1971.
6.9 "Instructivo para la Vigilancia y Certificación de la Calidad Sanitaria del Agua para Consumo Humano". Comisión Interna de Salud Ambiental y Ocupacional. Secretaría de Salud. 1987.
6.10 "Integrated Design of Water Treatment Facilities". Susumu Kawamura. John Willey and Sons, Inc. 1991.
6.11 "Manual de Normas de Calidad para Agua Potable". Secretaría de Asentamientos Humanos y Obras Públicas. 1982.
6.12 "Manual de Normas Técnicas para el Proyecto de Plantas Potabilizadoras". Secretaría de Asentamientos Humanos y Obras Públicas. 1979.
6.13 "Reglamento de la Ley General de Salud en Materia de Control Sanitario de Actividades, Establecimientos, Productos y Servicios". Diario Oficial de la Federación. 18 de enero de 1988.
6.14 "Revision of the WHO Guidelines for Drinking-Water Quality". IPS. International Programme on Chemical Safety. United Nations Environment Programme. International Labour Organization. World Health Organization. 1991.
6.15 "WHO Guidelines for Drinking-Water Quality". Volume 1. Recommendations. World Health Organization. 1992.
6.16 "WHO Guidelines for Drinking-Water Quality". Volume 2. Health Criteria and Other Supporting Information. Chapter 1: Microbiological Aspects. United Nations Environment Programme. International Labour Organization. World Health Organization. 1992.
7. Concordancia con normas internacionales
Al momento de la emisión de esta Norma no se encontró concordancia con normas internacionales.
8. Observancia de la Norma
Esta Norma Oficial Mexicana es de observancia obligatoria en todo el territorio nacional para los organismos operadores de los sistemas de abastecimiento públicos y privados o cualquier persona física o moral que distribuya agua para uso y consumo humano.
La vigilancia del cumplimiento de esta Norma Oficial Mexicana corresponde a la Secretaría de Salud y a los gobiernos de las entidades federativas en coordinación con la Comisión Nacional del Agua, en sus respectivos ámbitos de competencia.
ANEXOS
145
9. Vigencia
La presente Norma Oficial Mexicana entrará en vigor con carácter de obligatorio, al día siguiente de su publicación en el Diario Oficial de la Federación.
Sufragio Efectivo. No Reelección.
México, D.F., a 30 de noviembre de 1995.- El Director General de Salud Ambiental, Gustavo Olaiz Fernández.- Rúbrica
ANEXOS
146
ANEXO III
Tomado de: J. Glynn Henry, Gary W. Heinke. Ingeniería ambiental, 2° Edición, Pearson Educación, México 1999, P. 391
GLOSARIO
146
GLOSARIO
absorción atómica
Es un método instrumental de la química analítica que determina una gran
variedad de elementos al estado fundamental como analitos.
alifático Cualquier compuesto orgánico de hidrógeno y carbono caracterizado por
una cadena de átomos de este último elemento; los tres subgrupos de
estos compuestos son los alcanos, los alquenos y los alquinos.
amina Son compuestos químicos orgánicos que se consideran como derivados
del amoníaco y resultan de la sustitución de los hidrógenos de la molécula
por los radicales alquilo.
análisis Distinción y separación de las partes de un todo hasta llegar a conocer
sus principios o elementos.
analito Es una especie química que puede ser identificado y cuantificado, es
decir, determinar su cantidad y concentración en un proceso de medición
química, constituye un tipo particular de mensurando en la metrología
química
aromático De cualquier compuesto orgánico o perteneciente a él, que contiene un
anillo insaturado de átomos de carbono.
átomo La partícula más pequeña de un elemento que conserva todas las
propiedades del mismo y que puede participar en una combinación
química.
calibración Ajustar, con la mayor exactitud posible, las indicaciones de un instrumento
de medida con los valores de la magnitud que ha de medir.
compuesto Es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla
periódica, en una razón fija. Una característica esencial es que tiene una
GLOSARIO
147
fórmula química.
concentración Es la proporción o relación que hay entre la cantidad de soluto y la
cantidad de disolvente.
configuración electrónica
Disposición orbital y de espín de los electrones de un átomo,
especificando los números cuánticos de dichos electrones en un estado
dado.
análisis cualitativo
Tiene por objeto la identificación y combinación aproximada de los
constituyentes de una muestra dada.
análisis cuantitativo
Es la determinación de la abundancia absoluta o relativa (muchas veces
expresada como concentración) de una, varias o todas las partículas de
las sustancias químicas presentes en una muestra.
difracción Es un fenómeno característico de las ondas que consiste en la dispersión
y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo.
disolvente Es una sustancia que permite la dispersión de otra en su seno. Es el
medio dispersante de la disolución.
electrones Partículas elementales infinitesimales que tienen una carga negativa y
existen independientemente o como componentes de átomos fuera de su
núcleo.
elemento Sustancia primaria que no se puede descomponer en otras más simples
por métodos químicos comunes; sustancias de la que todos sus átomos
poseen el mismo número atómico.
espectrometría Es la técnica espectroscópica para tasar la concentración o la cantidad de
especies determinadas. En estos casos, el instrumento que realiza tales
medidas es un espectrómetro o espectrógrafo.
GLOSARIO
148
La espectrometría a menudo se usa en física y química analítica para la
identificación de sustancias mediante el espectro emitido o absorbido por
las mismas.
estado basal o fundamental
Nivel de energía más bajo de una partícula o un sistema de partículas
(átomo).
estado excitado Cualquier nivel de energía de un estado de un sistema físico (en general,
se refiere a un átomo) que tiene una energía superior que el segundo
estado basal o fundamental.
estándar Es aquel patrón o norma que se caracteriza por no haber sido
consensuada ni legitimada por un organismo de estandarización al efecto.
Por el contrario, se trata de una norma generalmente aceptada y
ampliamente utilizada por iniciativa propia de un gran número de
interesados.
éster Son compuestos orgánicos en los cuales un grupo orgánico reemplaza a
un átomo de hidrógeno (o más de uno) en un ácido oxigenado.
éter Es un grupo funcional del tipo R-O-R', en donde R y R' son grupos que
contienen átomos de carbono, estando el átomo de oxígeno unido.
extracción Es un procedimiento de separación de una sustancia que puede
disolverse en dos disolventes no miscibles entre sí, con distinto grado de
solubilidad y que están en contacto a través de una interfase.
fenol En forma pura es un sólido cristalino de color blanco-incoloro a
temperatura ambiente. Su fórmula química es C6H5OH, y tiene un punto
de fusión de 43ºC y un punto de ebullición de 182ºC. El fenol no es un
alcohol, debido a que el grupo funcional de los alcoholes es R-OH,y en el
caso del fenol es Ph-OH. El Fenol es conocido también como ácido fénico
GLOSARIO
149
o ácido carbólico, cuya Ka es de 1,3 *10 (elevado a la -10). Puede
sintetizarse mediante la oxidación parcial del benceno.
fotón Es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas
del fenómeno electromagnético.
grupo funcional Son estructuras submoleculares, caracterizadas por una conectividad y
composición elemental específica que confiere reactividad a la molécula
que los contiene. Estas estructuras reemplazan a los átomos de hidrógeno
perdidos por las cadenas hidrocarbonadas saturadas.
infusión Es una bebida obtenida de las hojas secas, partes de las flores o de los
frutos de diversas hierbas aromáticas, a las cuales se les vierte o se los
introduce en agua a una temperatura mayor a la ambiente, pero sin llegar
a hervir. Si el agua hierve se lo considera cocción.
interferencia Es cualquier proceso que altera, modifica o destruye una señal durante su
trayecto en el canal existente entre el emisor y el receptor.
límite máximo permisible
Nivel de concentración o cantidad de uno o más contaminantes, por
debajo del cual no se prevé riesgo para la salud, el bienestar humano y
los ecosistemas, que es fijado por la Autoridad Competente y es
legalmente exigible. Los Limites Máximos Permisibles son revisados por la
Autoridad Competente y pueden ser redefinidos temporalmente.
metales pesados Son un grupo de elementos químicos que presentan una densidad
relativamente alta y cierta toxicidad para los seres Humanos.
mezcla Es una materia formada al combinar dos o más sustancias sin que suceda
una reacción que cambie químicamente sus componentes. Aunque no hay
cambios químicos en una mezcla, algunas propiedades tales como su
punto de fusión, pueden ser diferentes a las de sus componentes. Las
mezclas pueden separarse en sus componentes originales por medios
GLOSARIO
150
físicos (mecánicos).
molécula Es una partícula neutra formada por un conjunto de átomos ligados por
enlaces covalentes (en el caso del enlace iónico no se consideran
moléculas, sino redes cristalinas), de forma que permanecen unidos el
tiempo suficiente como para completar un número considerable de
vibraciones moleculares. Constituye la mínima cantidad de una sustancia
que mantiene todas sus propiedades químicas.
muestra Es una parte de la población, o sea, un número de individuos u objetos
seleccionados científicamente, cada uno de los cuales es un elemento del
universo. Se obtiene con la finalidad de investigar, a partir del
conocimiento de sus características particulares, las propiedades de la
población. El problema que se puede presentar es garantizar que la
muestra sea representativa de la población, que sea lo más precisa y al
mismo tiempo contenga el mínimo de sesgo posible.
orbital Nivel de energía que ocupa un electrón, que se describe mediante una
combinación del primer número cuántico (n) y el segundo número cuántico
(l).
radiación electromagnética
Es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se
propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.
radicales libres Es una especie química (orgánica o inorgánica), en general
extremadamente inestable y, por tanto, con gran poder reactivo por
poseer un electrón desapareado o impar.
reflexión Es el cambio en la dirección de un rayo de luz cuando este no logra
traspasar la interfaz entre dos medios.
radiación Consiste en la propagación de energía en forma de ondas
electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un
GLOSARIO
151
medio material.
solución Es una mezcla homogénea, la cual a nivel molecular o iónico de dos o
más especies químicas no reaccionan entre sí; cuyos componentes se
encuentran en proporción que varía entre ciertos límites. Toda disolución
está formada por un soluto y un medio dispersante denominado
disolvente.
valencia Capacidad de combinación de un elemento en un compuesto,
determinada por la cantidad de enlaces con otros átomos que puede
efectuar un átomo del elemento dado durante una combinación química.
vibración molecular
Vibración que afecta a varios átomos en una molécula. Algunas
vibraciones moleculares están localizadas en un grupo funcional, mientras
que otras se extienden por toda la molécula.
vibración de tensión
Una vibración de tensión supone un cambio continuo en la distancia
interátomica a lo largo del eje del enlace entre dos átomos.
vibración de flexión
Las vibraciones de flexión se caracterizan por un cambio en el ángulo
entre dos enlaces y son de cuatro tipos: de tijereteo, de balanceo, de
aleteo y de torsión.