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Índice.
RESUMEN. ............................................................................................................................................... 1
1. INTRODUCCIÓN. ............................................................................................................................. 1
2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL. .................................................................................................. 6
2.1. MATERIAL Y REACTIVOS. .................................................................................................................................... 6 2.2. SISTEMA Y CARACTERIZACIÓN ELECTROQUÍMICA. ............................................................................................. 6
2.2.1. Preparación de Electrodos. ...................................................................................................... 6 2.2.2. Preparación de soluciones. ...................................................................................................... 7 2.2.3. Condiciones de trabajo. ........................................................................................................... 7 2.2.4 Experimentación. ...................................................................................................................... 7
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. .......................................................................................................... 8
3.1. VOLTAMPEROMETRÍA CÍCLICA USANDO EPC. .................................................................................................... 8 3.2. VOLTAMPEROMETRÍA CÍCLICA USANDO EPCCΒCD. ...................................................................................... 12 3.3. VOLTAMPEROMETRÍA DIFERENCIAL DE PULSO USANDO EPC. ........................................................................ 16 3.4. VOLTAMPEROMETRÍA DIFERENCIAL DE PULSO USANDO EPCCΒCD. ............................................................. 18
4. CONCLUSIONES. ............................................................................................................................ 20
5. AGRADECIMIENTOS. .................................................................................................................... 21
6. REFERENCIAS. .............................................................................................................................. 21
Resumen. Julio Cesar Alva Ensastegui. Introducción. UAM-I.
1
Resumen.
La modificación de un EPC con β‐CD (EPCβ‐CD), nos da una mayor respuesta al
trabajar con Q flavonoide utilizado como antioxidante. El estudio realizado se llevó a
cabo en una solución buffer de fosfatos a pH 7.114±0.001 y se trabajó a diferentes
velocidades de barrido de potencial, concentraciones y amplitudes de pulso. La
sensibilidad usada fue 10 µA*V‐1 y se enfocó en el primer pico de oxidación, el análisis se
realizó utilizando las técnicas de la voltamperometría cíclica (VC) y voltamperometría
diferencial de pulso (VDP). Se encontró que el primer proceso de oxidación involucra una
transferencia de un electrón.
Palabras Clave: EPC, β‐CD, quercetina, flavonoide, amplitud de pulso, voltamperometría cíclica, voltamperometría diferencial de pulso, adsorción, difusión.
1. Introducción.
Los flavonoides son pigmentos vegetales no nitrogenados. Su función dentro de las
plantas parece ser la de atraer a los polinizadores (es un animal “agente biótico”) hacia las
flores con la intención de que puedan dispersar mejor las semillas.
Existen 13 subclases de flavonoides con un total de más de 5,000 compuestos, todos
presentando un esqueleto en común numerado de la misma manera, la subclase a la que
pertenece la quercetina es la de las flavonas (Figura 1) [2].
Figura 1. (a) Estructura básica de los flavonoides y sistema de numeración, (b) estructura de las
Flavonas.
(a) (b)
Introducción Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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La Q 3,3',4',5,7‐pentahidroxiflavonol Figura 2, es un flavonoide de los más abundantes
en el reino vegetal y el cual está presente en nuestra dieta diaria. Se trata de un compuesto
polifenólico presente naturalmente en vegetales, frutas, bebidas (no alcohólicas) y plantas
medicinales [2].
Figura 2. Quercetina (3,3',4',5,7‐pentahidroxiflavonol), (a) En 2D y ( b) 3D. Las moléculas fueron
dibujadas con ChemBio3D Ultra Cambridgesoft.
Por ejemplo abunda en manzanas, cebollas, tomates, lechuga, tés y vino tinto, en donde
aparece como glucósido. Este polifenol parece tener efectos que benefician la salud humana,
incluida la protección cardiovascular y el cáncer [3], también se consideran como anti‐
alérgicos y poseen actividades antivirales, ya que tienen propiedades antioxidantes,
antinflamatorias, antitrombóticas, antimicrobianas, antialérgicas, acciones vasodilatadoras
[7], antitumorales, antiasmáticas e inhibidoras de enzimas como la transcriptasa reversa,
proteína quinasa C, tirosina quinasa C, calmodulina, ornitina decarboxilasa, hexoquinasa,
aldosa reductasa, fosfolipasa C y topoisomerasa II [2].
Las propiedades biológicas de mayor interés han sido sus efectos antioxidantes, los
cuales han sido blancos de un sin número de estudios principalmente clínicos y nutricionales,
como es el caso de las combinaciones vitamínicas (vitamina E más vitamina C y β‐caroteno),
para lograr una mejor acción antioxidante se prefiere incluir en la dieta una mezcla de
flavonoides y taninos [2]. La eficacia antioxidante de los flavonoides en vivo está menos
(b) (a)
Introducción Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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documentada, presumiblemente debido al conocimiento limitado sobre su absorción en seres
humanos [7].
Casi todos los resultados coinciden en que los flavonoides con sustituyentes
dihidroxílicos (dos grupos OH unidos al anillo) en posiciones 3' y 4' en el anillo B (grupo
catecol) se muestran más activos como antioxidantes y que este efecto es potenciado por la
presencia de un doble enlace entre los carbonos 2 y 3, un grupo OH libre en la posición 3 y un
grupo carbonilo en la posición 4 como sucede con la quercetina, lo cual, da como producto
moléculas con radicales y debido a que los dos grupos OH están involucrados, los picos de
oxidación están a potenciales positivos bajos y muy cercanos entre ellos [1]. Por tanto, los
flavonoides con un grupo pirogalólico en el anillo B exhiben una mayor actividad antioxidante
que los que presentan un núcleo catecólico. Pero al mismo tiempo son más susceptibles a
mostrarse como agentes prooxidantes, lo que neutraliza los referidos efectos antioxidantes,
también cabe recalcar que la quercetina se considera como un fuerte secuestrador de O2‐ [2], o
sea el efecto antioxidante de los flavonoides se asocia generalmente con su capacidad para
secuestrar radicales libres o con su habilidad para acomplejarse con metales catalizadores de
reacciones oxidativas.
La Q muestra 4 picos de oxidación y dos de ellos se presentan a potenciales positivos
bajos, estos dos picos están muy cercanos entre si, lo que indica que el grupo que se oxida es
el grupo catecol y los productos de oxidación posibles son los mostrados en la Figura 3,
primero se muestran los dos mecanismos posibles en los cuales se pierde un electrón y un
protón y después se muestra el mecanismo global [1] y [7].
Introducción Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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Figura 3. Mecanismo de oxidación para la Q considerando las dos primeras oxidaciones, (a) paso monoelectrónico de la posición 3’, (b) paso monoelectrónico de la posición 4’ y (c) mecanismo global.
La ciclodextrina (CD) son en forma Toroide, oligosacáridos cíclicos que consiste de seis
a ocho unidades de glucosa (α, β, y γ‐CD, respectivamente) unidos por enlaces α(1‐4). Entre
ellos la forma β‐CD (siete unidades de glucosa) Figura 4 es capaz de formar complejos de
inclusión con una diversidad de moléculas (a través de los grupos OH presentes en la
estructura), una propiedad que ofrece atractivas aplicaciones en muchos campos: productos
farmacéuticos, alimentos, cosméticos y productos químicos [3]. Al trabajar con electrodos
modificados con β‐CD obtenemos una mayor corriente que cuando no se usa y por lo tanto
tendremos un mejor mayor respuesta a menores concentraciones y obtendremos menor
ruido en los voltamperogramas [8].
OHOOH
HO O
OH
OHOOH
HO O
O
+‐
OH OH
OHOOH
HO O
OH
OHOOH
HO O
OH
+‐
OH O
OHOOH
HO O
OH
OHOOH
HO O
O
+‐
OH O
(a)
(b)
(c)
Introducción Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
5
Figura 4. β‐Ciclodextrina, formada de siete unidades de glucosa.
Los electrodos tanto para EPC y carbón vítreo se modifican con CD y se preparan de tal
manera que puedan aumentar su velocidad de transferencia de selectividad, sensibilidad y
carga. Además, ha habido un interés considerable en la preparación de los polímeros CDs
insolubles en agua por su aplicación como absorbentes para la eliminación de contaminantes
orgánicos y metales pesados del agua [4].
Metodología Experimental. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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2. Metodología Experimental.
2.1. Material y Reactivos.
El EPC se preparó utilizando carbón grafito en polvo natural con 99.9995 % de pureza
de la marca Alfa Aesar grado microcristal, se mezcló con aceite mineral (Mineral 0.1 Mineral
oil) el aceite se colocó en goteros de la marca Fluka, para pesar la mezcla se usó una balanza
analítica de la marca OHAUS® con incertidumbre de 0.1 mg, para la modificación del
electrodo de EPC se utilizó β‐CD de la marca Fluka, pureza 99%. Se usó una balanza analítica
marca OHAUS® con incertidumbre 0.01 mg, dos pipetas de 1 y 20 mL de la marca Pyrex, tres
matraces aforado de 2, 5 y 50 mL de la marca Pyrex, dos micropipetas de 10‐100 µL y 100‐
1000 µL de la marca BIOHIT Proline Plus, dos vasos de precipitados de 50 mL de la marca
Pyrex, 1 agitador magnético pequeño, se usó una parrilla chica para agitar la solución,
también se usó un potenciostato de la marca BAS100B y un Ultrasónico (8891 Cole‐Parmer,
set sonic min.) usado para disolver la quercetina. Como reactivos se usó quercetina
dihidratada de la marca Sigma Aldrich con una pureza mayor o igual al 98 %, se usó ácido
perclórico de pureza al 69.80 % de la marca J. T. Baker, dos reactivos de fosfatos, fosfato de
potasio monobásico y dibásico de la marca ‘Baker Analized’ también se usó metanol de la
marca Sigma‐Aldrich de pureza del 99.8% para disolver la quercetina, se prepararon las
soluciones usando agua desionizada obtenida Milipore Mili‐Q, también se usó un pH metro de
la marca Mettler Toledo MP 230 pH meter, el mismo se calibró con una solución Buffer pH
7.00±0.02 a 25 °C de fosfatos de la marca Radiometer Analytical.
2.2. Sistema y Caracterización Electroquímica. 2.2.1. Preparación de Electrodos.
Los electrodos usados fueron; un EPC utilizado como electrodo de trabajo, el cual se
preparó en proporciones 1:1 de polvo de carbón y aceite mineral, un electrodo auxiliar de
alambre de platino y un electrodo de referencia de (plata/cloruro de plata). El EPCCβ‐CD se
preparó colocando 50 mg de β‐CD en una solución de 5 mL únicamente de HClO4 0.1 M y se
ciclo 30 veces (61 segmentos) para formar la película en la superficie del EPC manteniendo
una atmosfera de N2(g).
Metodología Experimental. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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2.2.2. Preparación de soluciones. Las soluciones usadas fueron una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001
de concentración 0.1 M y una solución de HClO4 0.1 M. La Q se preparó en metanol (1mg de Q:
mL de metanol).
2.2.3. Condiciones de trabajo. La solución de Q se preparó todos los días de trabajo y se protegió de la luz con papel
aluminio. Las soluciones en la celda se burbujearon con N2(g) un minuto por cada mL. Cuando
se trabajó con el EPC sin β‐CD el electrodo se limpió raspando la superficie del electrodo en
una hoja blanca y limpia para eliminar especies adheridas a él.
2.2.4 Experimentación. Se caracterizará el comportamiento de la Q por medio de dos métodos de
voltamperometría (VC y VDP) usando un electrodo bajo dos condiciones de trabajo (EPC y
EPCCβ‐CD) usando como electrolito soporte fosfatos a pH 7.114±0.001, primero se usa un
EPC y se varía la velocidad de barrido de potencial, después se formará la película de β‐CD en
el EPC y se varían el mismo parámetro. Enseguida usando VDP se varía la amplitud de pulso
(AP) usando el EPC y el EPCCβ‐CD.
Voltamperometría cíclica usando EPC. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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3. Resultados y discusión.
3.1. Voltamperometría cíclica usando EPC.
En la Figura 5 se muestra el comportamiento de la Q de concentración 1.138±0.015 µM
(línea sólida en color azul), en una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de
concentración 0.1 M (línea discontinua de color rojo), en un rango de potencial de ‐0.650 a
1.300 V, velocidad de barrido de potencial de 0.100 V/s y sensibilidad de 10 µA/V. El pico de
oxidación esta aproximadamente en 0.209 V, es muy pronunciado debido a que están
inmersos dos procesos de oxidación que se muestran en la Figura 3, también se puede ver que
existen otros picos de oxidación pero muy poco visibles. El análisis correspondiente a este
trabajo de investigación solo involucra los procesos correspondientes al primer pico de
oxidación hacia potenciales positivos, se utilizó este estudio para la elección del primer pico
de oxidación y el intervalo al cual se trabajará en estudios posteriores.
Figura 5. Comportamiento de la Q con concentración de 1.138±0.015 µM (línea solida de color azul), en una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de concentración 0.1 M (línea discontinua de color rojo), en un rango de potencial de ‐0.650 a 1.300 V, velocidad de barrido de potencial de 0.100 V/s y una sensibilidad de 10 µA/V.
La variación de la velocidad de barrido de potencial se realizó en una solución
amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de concentración 0.1 M en un intervalo 0.040 a
0.140 V/s, con concentración de Q de 11.89±0.18 µM y sensibilidad de 10 µA/V, mostrada en
la Figura 6. Conforme se aumenta la velocidad de barrido de potencial, la intensidad de
corriente aumenta, los potenciales de pico anódico y catódico no se desplazan visiblemente
Voltamperometría cíclica usando EPC. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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debido a que los picos son demasiado anchos y los dos primeros procesos de oxidación se
presentan a potenciales positivos bajos y muy cercanos entre ellos, esto puede indicar que el
proceso de transferencia de masa está controlado por la difusión.
Figura 6. Variación de la velocidad de barrido de potencial, en una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de concentración 0.1 M, en un intervalo de 0.040 a 0.140 V/s, con concentración de Q de 11.89±0.18 µM y una sensibilidad de 10 µA/V.
Al graficar los logaritmos de las corrientes de pico anódico y catódico (log ipa y log ipc
respectivamente) en función del logaritmo de la velocidad de barrido de potencial (log v), se
obtuvieron pendientes próximas a la unidad Figura 7, esto contradice la idea anterior e indica
que el proceso de transferencia de masa está controlado por la adsorción [9].
Figura 7. Log de ip en función de log de v (a) Para la oxidación con log(ipa(µA)=1.1191(µA*s*V‐1)*v + 1.6786(µA)) R2 = 0.9941 y (b) para la reducción con log(ipc(µA)=1.1578(µA*s*V‐1)*v+1.4467(µA)) con R2 = 0.9982.
(a) (b)
Voltamperometría cíclica usando EPC. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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Se realizó la variación de concentración de Q en un rango de 7.26 a 36.00 µM, usando
una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de concentración 0.1 M,
sensibilidad de 10 µA/V, velocidad de barrido de potencial de 0.100 V/s, Figura 8. Los picos se
deforman al aumentar la concentración de Q (36.00 µM), este pico es desplazado a potenciales
positivos bajos, tiene una forma delgada en comparación con los picos que están a
concentraciones de Q más bajas (7.26‐28.86 µM), esto se debe a que a concentraciones altas
los dos picos de oxidación que contemplan al grupo catecol se hacen más visibles Figura 3, y
así, es recomendable trabajar a concentraciones mayores a 36.00 µM bajo estas condiciones.
Figura 8. Familia de voltamperogramas variando la concentración de Q en un rango de 7.26 a 36.00 µM, usando una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de concentración 0.1 M, sensibilidad de 10 µA/V y velocidad de barrido de potencial de 0.100 V/s.
En la Figura 9 se muestran los gráficos de las corrientes de pico anódico y catódico (ipa y
ipc respectivamente) en función de la concentración de Q, en el cual se muestra una linealidad.
Figura 9. Corrientes de pico anódico y catódico en función de la concentración de la Q, (a) Para la oxidación y (b) para la reducción.
(a) (b)
Voltamperometría cíclica usando EPC. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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La relación de las corrientes de pico (ipc/ipa) es de alrededor de 0.5 en función de la
velocidad de barrido de potencial (v) Figura 10, lo que puede indicar una reacción de
acoplamiento para la Q. Esto se podría explicar debido a que la Q en un rango de potencial
amplio como el que se muestra en la Fig. 1 de la referencia [1], solo muestra cuatro picos de
oxidación que serán los correspondientes de los cuatro grupos hidroxilo de una posible
especie acoplada.1
Figura 10. Relación de corrientes de pico catódico y anódico (ipc/ipa) en función de la velocidad de barrido de potencial (v).
1 Esta hipótesis se analizará en trabajos posteriores.
Voltamperometría cíclica usando EPCCβ-CD. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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3.2. Voltamperometría cíclica usando EPCCβCD.
La preparación del electrodo modificado EPCCβ‐CD se muestra en la Figura 11, esto se
llevó a cabo usando VC en una solución de HClO4 0.1 M, una concentración de β‐CD de
8.97±0.22 mM (en la celda), un EPC, a una velocidad de barrido de potencial de 0.100 V/s,
sensibilidad de 10 µA/V, un rango de potencial de ‐0.800 a 1.300 V, en un sistema de 30 ciclos.
Al oxidar y reducir se crean voltamperogramas sobrepuestos los cuales aumentan en
intensidad, esto es un indicio que se forma una película de β‐CD en la superficie del EPC.
Figura 11. Preparación de una película de β‐CD en la superficie del EPC con una concentración de β‐CD de 8.97±0.22 mM, en una solución de HClO4 0.1 M, un rango de potencial de ‐0.800 a 1.300 V a una velocidad de barrido de potencial de 0.100 V/s, una sensibilidad de 10 µA/V, un intervalo de segmento de 0.016 V, en un sistema de 30 ciclo, usando VC.
La Figura 12 muestra la variación de velocidad de barrido de potencial en un intervalo
de 0.020 a 0.300 V/s, usando una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de
concentración 0.1 M, concentración de Q de 29.98±0.45 µM y una sensibilidad de 10 µA/V. Se
observan dos picos de oxidación de la Q y cada vez que se aumenta la velocidad de barrido de
potencial la intensidad de corriente aumenta para la oxidación, ocurre algo distinto para la
reducción, la intensidad de corriente aumenta en un rango de velocidad de barrido de
potencial (0.020‐0.080 V/s), pero en cierto rango (0.080‐0.300 V/s) permanece constante, el
pico anódico no se desplaza visiblemente aunque los picos catódicos se desplazan en un rango
de velocidad de barrido de potencial (0.020‐0.080 V/s), esto nos indica que podemos tener un
Voltamperometría cíclica usando EPCCβ-CD. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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proceso de transferencia de masa de adsorción‐difusión. También podemos ver que el
crecimiento de la intensidad de corriente es mejor que cuando se usa el EPC.
Figura 12. Variación de la velocidad de barrido de potencial de 0.020 a 0.300 V/s, usando una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de concentración 0.1 M, una concentración de 29.98±0.45 µM de Q, en un rango de potencial de ‐0.300 a 0.380 V, una sensibilidad de 10 µA/V.
Ahora se muestra la relación del logaritmo de la corriente de pico anódico y catódico
(log ipa y log ipc) en función del logaritmo de la velocidad de barrido de potencial (log v). Se
aprecia que ambas funciones son lineales con una pendiente próxima a 0.5 Figura 13, aunque
la idea anterior era un proceso mixto. Al trabajar con este electrodo modificado se obtienen
mejores resultados [9].
Figura 13. (a) Para la oxidación con log(ipa(µA)=0.5207(µA*s*V‐1)*v+1.4218(µA)) R2 = 0.9921 y (b) para la reducción con log(ipc(µA)=0.485(µA*s*V‐1)*v+1.3068(µA)) con R2 = 0.9927.
(a) (b)
Voltamperometría cíclica usando EPCCβ-CD. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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Se prepara nuevamente el electrodo modificado EPCCβ‐CD bajo las mismas condiciones
que el de la Figura 11, ya que al realizar el análisis de variación de velocidad se pudo quedar
algo de Q incrustada o la membrana pudo haberse dañado.
Para ver la influencia de la Q usando un EPCCβ‐CD se varió la concentración de Q en un
rango de 7.402 a 65.57 µM, usando una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001
de concentración 0.1 M, sensibilidad de 10 µA/V, velocidad de barrido de potencial de 0.100
V/s. Se aprecia que a concentraciones bajas (7.4‐14.77 µM) se forma solo un pico de oxidación
y a concentraciones más altas (22.12‐72.71 µM) se forman los dos picos de oxidación, esto
muestra que usar el electrodo modificado EPCCβ‐CD a concentraciones más bajas aumenta la
intensidad de corriente y hace más sensible el estudio de la Q en comparación con el EPC. Los
picos anódicos no se desplazan mientras que los picos catódicos si lo hacen hacia potenciales
positivos bajos Figura 14.
Figura 14. Familia de voltamperogramas donde se varia la concentración de Q en un rango de 7.402 a 65.57, usando una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de concentración 0.1 M µM, una sensibilidad de 10 µA/V, velocidad de barrido de potencial de 0.100 V/s.
Voltamperometría cíclica usando EPCCβ-CD. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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Los gráficos de las corrientes de pico anódico y catódico (ipa e ipc) en función de la
concentración de Q son lineales y se tienen un número considerable de puntos, estos gráficos
se pueden usar como curvas de calibración2 debido a su buena linealidad, ambas funciones
aproximadamente parte del origen y su coeficiente de correlación es 0.996 Figura 15.
Figura 15. Gráficos donde se muestran las corrientes de picos en función de la concentración de Q (a) para la oxidación y (b) para la reducción.
2 La curva de concentración usando EPCCβ‐CD es a bajas concentraciones de Q en comparación del uso de EPC.
(a) (b)
Voltamperometría diferencial de pulso usando EPC. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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3.3. Voltamperometría diferencial de pulso usando EPC. Ahora se usará el método de VDP para calcular el número de electrones involucrados
para la primera oxidación. Comenzamos el análisis variando la AP de 5 a 40 mV con una
concentración de Q de 8.93±0.10 µM, usando una solución amortiguadora de fosfatos a pH
7.114±0.001 de concentración 0.1 M, una velocidad de barrido de potencial de 0.020 V/s, en
un rango de potencial de 0 a 380 mV y una sensibilidad de 10 µA/V. Al aumentar la AP la
intensidad de corriente aumenta, la familia de voltamperogramas obtenidas son de picos
anchos y a amplitudes bajas son deformes debido a los dos procesos de oxidación, los
potenciales de pico no se desplazan Figura 16.
Figura 16. Variación de la AP de 5 a 40 mV con una concentración de Q de 8.93±0.10 µM, usando una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de concentración 0.1 M, una velocidad de barrido de potencial de 0.020 V/s, en un rango de potencial de 0 a 380 mV y una sensibilidad de 10 µA/V.
En la Tabla 1 se muestra la obtención del número de electrones a partir de la ecuación W1/2 = (3.52RT/nF) [5], donde W1/2 es el ancho de pico a media altura en V3, R la constante de los gases en J*mol‐1*K‐1, T la temperatura ambiente en K, n el número de electrones adimensional y F la constante de Fahrenheit en C*mol‐1.
3 Se considera el doble, a la primera mitad del ancho de pico de izquierda a derecha de cada voltamperograma, para obtener el ancho de pico total de la primera oxidación, debido a que en la parte derecha de cada los primeros picos se forma el segundo muy cercano al primero.
Voltamperometría diferencial de pulso usando EPC. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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Tabla 1. Obtención de número de electrones para el primer proceso de oxidación de la Q usando EPC.
ΔV* / V W1/2 / V n0.010 0.082 1.1080.015 0.082 1.1080.020 0.082 1.1080.025 0.082 1.1080.030 0.082 1.1080.035 0.082 1.108
• ΔV se refiere a la amplitud de pulso.
En la Figura 17 se muestra el número de electrones en función de la amplitud de pulso.
Se aprecia que el número de electrones correspondiente al primer proceso de oxidación para
la Q es independiente de la amplitud de pulso y la transferencia de electrones es de un solo
electrón. Esto corrobora la hipótesis expresada en la Figura 3, de la oxidación del grupo
catecol perdiendo un electrón para formar un radical libre.
Figura 17. Relación del número de electrones obtenidos de la Tabla 1 perdidos por la Q en función de la amplitud de pulso.
Voltamperometría diferencial de pulso usando EPCCβ-CD. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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3.4. Voltamperometría diferencial de pulso usando EPCCβCD. Se prepara nuevamente el electrodo modificado EPCCβ‐CD bajo las mismas condiciones
que el de la Figura 11, ya que al realizar el análisis de variación de la concentración de la Q se
pudo quedar algo de Q incrustada o la membrana pudo haberse dañado.
Se varía la amplitud de pulso desde 5 a 110 mV, con una concentración de Q de
0.893±0.714 µM, usando una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de
concentración 0.1 M una velocidad de barrido de potencial de 0.020 V/s, una sensibilidad de
100 µA/V, en un rango de potencial de 0 a 0.380 V Figura 18. Al variar la AP la intensidad de
corriente aumenta, también el potencial de pico aumenta hacia potenciales positivos bajos.
Los picos de anódicos son anchos pero no se forma el segundo pico, esto podría indicar que la
Q en presencia de una película de β‐CD en la superficie del EPC se adhiere de tal forma que
una parte del grupo catecol no se oxida, por lo tanto el desplazamiento de los potenciales de
pico en la Figura 12 muestra indicios de que el proceso de transferencia de masa no es del
todo por difusión si no que alguna cantidad se adhiere.
Figura 18. Se varía la amplitud de pulso desde 5 a 110 mV, con una concentración de Q en la celda de 0.893±0.714 µM, usando una solución amortiguadora de fosfatos a pH 7.114±0.001 de concentración 0.1 M, una velocidad de barrido de potencial de 0.020 V/s, una sensibilidad de 100 µA/V, en un rango de potencial de 0 a 0.380 V.
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En la Tabla 2 se presentan los resultados obtenidos del número de electrones de la Q a
partir de la ecuación W1/2 = (3.52RT/nF) [5], donde W1/2 es el ancho de pico a media altura en
V, R la constante de los gases en J*mol‐1*K‐1, T la temperatura ambiente en K, n el número de
electrones adimensional y F la constante de Fahrenheit en C*mol‐1.
Tabla 2. Obtención de número de electrones para la Q usando el EPCCβ‐CD.
ΔV / V W1/2 / V n0.020 0.075 1.208 0.025 0.075 1.208 0.030 0.082 1.108 0.035 0.082 1.108 0.040 0.075 1.208 0.050 0.088 1.023 0.055 0.088 1.023 0.060 0.088 1.023 0.065 0.088 1.023 0.070 0.088 1.023 0.075 0.088 1.023 0.080 0.095 0.950 0.085 0.102 0.886 0.090 0.102 0.886 0.095 0.102 0.886 0.100 0.102 0.886 0.105 0.109 0.831
• ΔV se refiere a la amplitud de pulso.
En la Figura 19 se muestra el número de electrones perdidos por la Q correspondiente
al primer proceso de oxidación en función de la amplitud de pulso que es de un electrón. Se
aprecia que el número de electrones es independiente de la amplitud de pulso. Aunque ahora
ya no se forma el segundo pico de oxidación, debido a que la película de β‐CD formada en la
superficie del EPC, influye en el proceso de oxidación de la Q.
Conclusiones. Julio Cesar Alva Ensastegui. UAM-I.
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Figura 19. Relación del número de electrones obtenidos de la Tabla 2 perdidos por la Q en función de la amplitud de pulso.
4. Conclusiones.
Al usar el EPC el proceso de transferencia de masa está controlado por adsorción y al
usar el EPCCB‐CD está controlado por difusión, aunque el desplazamiento de sus potenciales
de pico Figuras 6 y 12 para ambos electrodos indicarían un comportamiento un poco distinto
al obtenido en las Figuras 8 y 13, podemos decir que el proceso es mixto al usar el EPCCB‐CD
corroborado por el análisis del método de VDP Figura 18, además la transferencia de carga es
reversible. El número de electrones involucrados para el primer pico de oxidación de la Q es
de uno obtenido por VDP y esto confirma la formación del radical libre. El gráfico obtenido
por la variación de la concentración de Q usando un EPC con β‐CD se puede usar como una
curva de calibración debido a que se tiene un comportamiento lineal y un mayor número de
puntos.
Se observa que el electrodo modificado con β‐CD es más sensible, ya que la intensidad
de corriente se ve afectada con la aplicación de la membrana en este electrodo.
Usar el electrodo modificado con β‐CD da mejores resultados, su manejo es más sencillo
al momento de realizar el análisis.
Agradecimientos. Julio Cesar Alva Ensastegui. Referencias. UAM-I.
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5. Agradecimientos.
Se le agradece al CONACYT por el apoyo financiero otorgado para el desarrollo de esta
investigación a través del proyecto EXP. 11050 8510. Proyecto Conacyt 82932.
6. Referencias.
[1] A. M. Oliveira Brett, M.‐E. Ghica, Electroanalysis, 2003, 15, No. 22., pag. 1745‐1750.
[2] Gilberto Pérez Trueba, Invest Biomed, 22(1), 2003, 48‐57.
[3] A. Ferancová · J. Labuda, J. Anal Chem (2001) 370 :1–10.
[4] Ana Cristina Franzoi, Iolanda Cruz Vieira, Carla Weber Scheeren, Jairton Dupont,
Electroanalysis, 2010, 22, No. 12, 1376 – 1385.
[5] E.P. Parry, R.A. Osteryoung, Anal. Chem. 37 (1965) 1634.
[6] Hamid R. Zare, Mansoor Namazian, Navid Nasirizadeh, Journal of Electroanalytical Chemistry, 584, (2005), pag. 77‐83.
[7] Pier‐Giorgio Pietta, J.Nat. Prod., año 2000, 63, pág. 1035‐1042.
[8] T. Madhusudana Reddy, K. Balaji y S. Jayarama Reddy, Journal of Analitical Chemistry, Vol 62, No. 2, ÑO 2007.
[9] Allen J. Bard, Larry R. Faulkner, Electrochemical Methods Fundamentals and Applications, Second Edition.