Tarea 5: Determinación del analito en la muestra

En esta tarea vamos a hablar de la segunda etapa del proceso analítico, que es la medida y transducción de la señal analítica. Para ello se necesita un desarrollo y optimización de los métodos y un proceso de calibrado, donde se obtiene la relación entre señal y concentración (curva de calibrado, relación normalmente lineal). La calibración implica medir la respuesta para cantidades variables y conocidas del analito; con ello se obtiene la relación entre las señales producidas por el instrumento analítico y los correspondientes valores de concentración del conjunto de patrones de calibrado.

A continuación, añadimos unas definiciones de sensibilidad, límite de detección y límite de cuantificación, cuyos valores para los distintos métodos analíticos damos en su correspondiente sección.

La sensibilidad es la relación entre la respuesta del instrumento y la magnitud de la cantidad que estamos midiendo.

El límite de detección es la concentración más baja de un analito que el proceso analítico puede detectar de forma fiable. El límite de cuantificación es la mínima cantidad o concentración de analito que se puede cuantificar con precisión y exactitud. En la siguiente gráfica se muestran datos de límites de detección y de cuantificación de distintas sustancias, entre ellas del mercurio: (www.tdr.cesca.es/TESIS_UPC/AVAILABLE/TDX-0712101-075103//05MetalesComponentesSedimentos02.pdf)

Algunos de los métodos más utilizados para determinar la concentración de mercurio en la muestra de marisco o pez son sobre todo los siguientes:

• Espectrometría de masas (MS)

Es un conjunto de técnicas utilizadas para la medida de la masa de los iones y su abundancia en la fase gaseosa. Para ello primero hay que generar las moléculas en fase gaseosa, después ionizarlas. Esos iones se separarán por masa, y el instrumento analítico detectará el pico del ión.Éste sería un esquema donde se muestran las partes del espectrómetro de masa:

La señal que da es la relación masa-carga. Aquí añadimos un ejemplo de recta de calibrado:

Determination of mercury compounds in fish by

microwave-assisted extraction and liquid

chromatography-vapor generation-inductively coupled

plasma mass spectrometry

(Chwei-Sheng Chiou, Shiuh-Jen Jiang
, K. Suresh Kumar Danadurai)

En este trabajo usan la espectroscopía de masas de plasma (ICP-MS) acoplada a la cromatografía (HPLC), técnica de separación de la que ya hablamos en la anterior tarea. La ICP-MS constituye actualmente una de las técnicas más importantes para el análisis elemental debido al bajo límite de detección conseguidos para la mayoría de los elementos, su buena selectividad y razonable precisión y exactitud. Una antorcha de ICP sirve de atomizador e ionizador. El procedimiento es el siguiente:

- se introduce la muestra en disolución mediante un nebulizador convencional o ultrasónico.

- los iones producidos en la antorcha se introducen a través de una interfase de vacío diferencial.

- los espectros son sencillos ya que consisten en una serie sencilla de picos de isótopos de cada elemento presente en la muestra.

Combinando la cromatografía de separación con esta técnica se puede conseguir que ésta sea capaz de distinguir entre distintas formas químicas de elementos. Además, la separación de interferencias de la matriz por la cromatografía aumentará el rango de aplicación de IMP-MS y simplificará los procesos de preparación de muestra.

La técnica de generación de mercurio aumenta la señal de mercurio considerablemente.

De los datos obtenidos por la HPLC podemos hacer esta gráfica:

Parámetros de calibración de las distintas especies de mercurio:

Componentes:

Hg(II): sensibilidad = 1300 ml/s · ng , coeficiente de correlación = 0.9997, límite de detección= 0.06 ng · ml, tiempo de retención= 2622 s, repetibilidad de la altura del pico= 1.8%

Methyl-Hg: sensibilidad= 1530 ml/ s · ng , coeficiente de correlación= 0.9997, límite de detección= 0.05 ng · ml, tiempo de retención= 1791 s, repetibilidad de la altura del pico= 0.7%

Ethyl-Hg: sensibilidad= 780 ml/ s· ng, coeficiente de correlación= 0.9997, límite de detección= 0.09 ng· mL, tiempo de retención= 3712 s, repetibilidad de la altura del pico= 1.7%

NIVEL DE CONTAMINACION POR METILMERCURIO EN LA REGION DE LA MOJANA

METHYLMERCURY CONTAMINATION LEVELS IN "LA MOJANA”

Claudia X. Ramos, Sandra L. Estévez, Eugenio Giraldo.

(Éste es otro ejemplo del uso de la técnica de espectrometría de masas, combinada con cromatografía de gases)

Optimización de parámetros para la determinación

de mercurio total en pescado, usando MW-CV-FI-AAS

Valiente, L.; Iribarren, L.; Piccinna, M.; Romero Ale, E.

Utilizaron un sistema para la determinación de mercurio con inyección en flujo, Perkin Elmer, Modelo FIMS-400. Es un espectrómetro de absorción atómica dedicado a la determinación de mercurio, basado en la técnica de inyección de flujo. El FIMS utiliza un sistema óptico con una lámpara de mercurio de baja presión y un detector sintonizado a una longitud de onda del mercurio. Incorpora una bomba peristática adicional para brindar una mayor flexibilidad.

Tiene límites de detección <0,01>

La epectrometría de absorción implica la medida de la fracción de luz de una longitud de onda dada que pasa a través de una muestra. La muestra (con solución coloreada), no emite luz por sí misma por lo que se debe incluír una fuente de radiación.

Los espectrómetros de absorción atómica están diseñados para determinar unos pocos elementos sin cambiar las fuentes. No hay problemas con interferencia espectral.

Para dibujar la recta de calibrado representaríamos la absorbancia (señal) entre la concentración:

El espectrofotómetro de absorción con llama (FAAS) permite la detección y determinación de metales en cualquier tipo de muestra industrial siempre y cuando pueda ser solubilizada. Los límites de detección en este caso son del orden de la ppm (partes por millón). Los niveled de concentración que se pueden analizar van desde % hasta ppb. Las partes principales de la absorción atómica con llama son la fuente de radiación, el atomizador, el monocromador y el transductor-detector.

Otro tipo de espectrofotómetro de absorción atómica es GFAAS (AA con cámara de grafito), el cual permite trabajar con muestras de volumen muy reducido o directamente sobre muestras orgánicas líquidas. Por su elevada sensibilidad (niveles de ppb), la técnica se aplica en la detección de metales en productos de alta pureza como nuestro caso, en peces.

En relación a estas dos últimas técnicas, el aporte energético más utilizado es la llama, pero en ocasiones necesita mayor sensibilidad. Una forma para llevar los átomos que constituyen la muestra hasta el estado fundamental es suministrar la energía programadamente por medios electrotérmicos, es decir, sustituímos la llama por la cámara de grafito. Con ello, aumenta la proporción de átomos en estado fundamental, y por tanto también aumenta la sensibilidad (con la cámara de grafito se aumenta la sensibilidad unas 1000 veces más que con la de llama).