Signo de los potenciales en preconcentración y redisolución voltamperométrica

- Voltamperometría anódica: Preconcentración: Potencial que aplicamos será constante y menor que el potencial de la especie a determinar (reducción). Redisolución: Aplicamos un barrido hacia potenciales mayores que el Eº de la especie a determinar (oxidación).

- Voltamperometría r. catódica: Preconcentración: Se quiere obtener el precipitado de Hg (0) con el anión a determinar, por lo que aplicaremos un potencial mayor que Eº. Redisolución: Barrido hacia potenciales menores, dándose la redisolución del precipitado.

- Voltamperometría r. adsortiva: Preconcentración: No se aplica potencial, la especie se preconcentra por adsorción en el electrodo. Redisolución: Se aplicarán potenciales mayores o menores que el Eº dependiendo de la especie que estemos determinando.

- Redisolución potenciométrica: Preconcentración: Potencial que aplicamos será constante y menor que el potencial de la especie a determinar (reducción). Redisolución: No aplicamos ningún potencial, en este caso la oxidación se da por la adición de una especie oxidante en la disolución (seguimos la variación del potencial con el tiempo).

Extracción en fase sólida (SPE)

Se basa en la diferente afinidad de los analitos por la muestra (líquida o gaseosa) o por una fase sólida que puede ser de diferente naturaleza (polar, apolar, intercambiador iónico, etc.). Extracción de analitos de muestras líquidas / Purificación de muestras líquidas (clean-up).

Tipos de sorbentes:

- Sorbentes apolares: C18, C8, C2, fenil y ciclohexil. Para compuestos orgánicos en muestras líquidas polares. Se eluye con un disolvente orgánico (MeOH, AcCN, EtAc...).

- Sorbentes polares: gel de sílice (SiO2.H2O), alúmina (Al2O3.H2O) y el florisil. Para extraer compuestos polares o purificar extractos orgánicos.

- Sorbentes de intercambio iónico: Para preconcentrar compuestos orgánicos iónicos o fácilmente ionizables. Intercambiadores Aniónicos (Fenoles, ácidos carboxílicos, ac. ftálicos o herbicidas fenoxiácidos) Intercambiadores Catiónicos (Anilinas, N‐heterociclos).

- Sorbentes de exclusión: Permiten la separación de moléculas en función de su tamaño molecular. Para muestras biológicas.

- Sorbentes de afinidad: Permiten extraer específicamente un compuesto o familia de compuestos de estructura similar.

Formas de trabajo según el tipo de sorbente:

- Apolares: Interacción hidrófoba, se eluye con 1-10 mL de MeOH, ACN, EtAc. Para preconcentrar compuestos apolares y muy moderadamente polares.

- Polares: Sílice (SiO2), Alúmina (Al2O3.H2O) y Florisil (Sílice + MgO). Es necesario calentarlos porque absorben agua. Elución por desplazamiento, a mayor polaridad, mayor elución.

- Intercambio iónico: Preconcentración de iones y orgánicos iónicos o ionizables. Se extrae al pH al que se encuentren cargados y se eluye al que se encuentren neutros.

- Exclusión: Geles de poliacrilamida. Las moléculas grandes no pasan los poros y salen mientras las pequeñas entran y salen ralentizando su salida. Para moléculas biológicas.

- Afinidad: Sílice + anticuerpo. Específico para un compuesto o familia. Fijar a pH = 7.2-7.4 y eluir a pH ácido o básico donde las interacciones Antígeno-Anticuerpo sean bajas.

Un sistema FIA tiene los siguientes componentes principales:

1. Bomba peristáltica
2. Válvula de inyección (A veces existe un separador de fases)
3. Reactores de teflón
4. Célula de flujo

Etapas automatizadas:

La válvula de inyección tiene dos canales conectados que serían: el bucle de muestra donde se encuentra la columna de extracción. Cuando la muestra pasa por allí, se forman complejos que se retienen en la columna y lo que sale sin retenerse. En toda esta primera etapa, estamos pasando el ligando complejante, el agua y los pasamos una vez formado el complejo a través de la columna. El disolvente de elución está pagado. No gastamos disolvente. En una de las bombas estamos preconcentrando Cd y Pb, los cuales son retenidos en la columna. En la etapa de elución cambiamos la posición de la válvula, lo que antes pasaba al desecho ahora abre y enciende la bomba que tiene el disolvente de elución. Hemos cambiado la válvula de inyección, vamos directamente hacia el loop yendo al espectrofotómetro de absorción atómica. Se cambia el sentido de flujo y se arrastra los componentes metálicos retenidos en la columna. Todas las etapas están automatizadas: La introducción de la muestra se hace aspirando directamente del río conectado al sistema y pasa continuamente desde el río hasta nuestro sistema automático de medida. En la primera bomba pasa el agua y por la otra bomba pasa la disolución con complejante, las dos se mezclan en este punto. La muestra de agua se mezcla, la válvula de inyección tiene dos canales conectados que serían el bucle de muestra CO. La etapa de toma y preparación de la muestra se toma automáticamente, por lo que está automatizado, la etapa de medida también está automatizada porque tenemos el espectrofotómetro acoplado directamente a la entrada del disolvente, y hay que conectar directamente el capilar de entrada al mechero de absorción atómica al tubo por el cual pasa el disolvente a través del loop donde va a la columna de extracción y va directamente al espectrofotómetro de forma continua, y el tratamiento de datos de forma automática. Todas las etapas están automatizadas.

Técnica de extracción:

Medimos en el espectrofotómetro cadmio y plomo elemental. La técnica que se emplea, sabiendo que la columna es polimérica apolar, es una extracción en fase sólida o líquido-sólida. Para que hubiera sido líquido-líquido, tendríamos que haber usado los dos disolventes en fase acuosa sin retener nada, sino que directamente sería un traspaso al disolvente donde los vamos a extraer. Como el disolvente es miscible con agua, pasamos primero la muestra por el sistema y luego en la segunda etapa el disolvente. La extracción se hace en la columna que es sólida.

Preconcentrar metales en una columna:

Con la formación del complejo que es apolar, se puede retener el plomo y el cadmio, que son cationes y por lo tanto son polares y son muy solubles en agua, por lo que nunca los retendríamos en esa columna.

Otro sorbente?

Estamos hablando en fase sólida, se podría usar un intercambiador, como son cationes, con lo cual intercambiador catiónico, y como eluyente, retenemos los elementos metálicos directamente en la columna de extracción que la tendríamos en el mismo sitio, pero rellena con un intercambiador iónico, los podríamos eluir con HCl, por ejemplo. Con una concentración muy concentrada, no diluida, porque tenemos un equilibrio entre el intercambiador en este caso Cd y vamos a eluir con protones, y la afinidad irá de los iones por una resina de intercambio es mayor cuanto mayor es el tamaño y la carga. El tamaño del Cd y Pb es mayor que el de los protones, entonces, para que los pudiéramos eluir, habría que desplazar el equilibrio de intercambio del Cd de la resina por los protones en disolución aumentando mucho la concentración, de manera que el equilibrio se desplaza hacia la derecha. Pudiendo eluir el Cd y Pb de la columna. El acetonitrilo solo nos valdría cuando se trata de un compuesto orgánico que estuviera en su forma neutra.

5. Cómo se emplea la válvula de inyección: La válvula de inyección se emplea como válvula de selección para preconcentrar y eluir. Se utiliza una posición de la válvula para preconcentrar y otra para eluir. En la etapa de preparación, ponemos la posición para que pase la muestra a través de la válvula y se desconecta las dos posiciones que van desde el disolvente de elución hasta el instrumento. Entonces, vemos que está desconectado de la columna, y en la otra posición giramos, la de elución, la posición de la válvula para que sea el agua la que pase por la válvula pero sin pasar por la columna, y el disolvente orgánico será el que va a eluir, el que pase a través de la columna. Sería una válvula de selección de disolvente.

6. Cómo se mide por FAAS: Se miden en continuo los dos iones metálicos, por lo que se va a pasar en forma continua u online (en línea) la muestra y se va a detectar en el equipo de medida.

7. Otro sistema instrumental? Se podría haber medido, aunque podría crear interferencia si los espectros de los dos complejos se superponen, pero si las longitudes de onda estuvieran separadas podrían servir, como complejos metálicos que son insolubles en agua, estos complejos absorben radiación espectrometría UV-visible. No, en este caso no se podría por voltamperometría porque cuando viene al equipo de medida vienen como complejos, porque no hay forma posible de que podamos medir el elemento. En espectroscopia de absorción en llama rompemos los complejos y los que medimos es el elemento. El sistema es el mismo, lo que se cambia es el instrumento de medida con el mismo sistema automático, por ejemplo, espectroscopía de emisión atómica con plasma o espectrofotometría de UV-visible, pero esto último solo si supiéramos que las longitudes estén separadas con bandas de absorción.

8. Tipo de analizador: Analizador de flujo continuo, no segmentado y completamente continuo.

9. Tipo de sistema respecto a la toma de muestra: Sistema en línea (online) en cuanto a la introducción de la muestra.