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.


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.


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)


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.


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 excitado del

átomo

+

λ

Energía luminosa

EXCITACIÓN DECAÍMIENTO

(1) Energía +


Estado excitado del

átomo

(2)


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


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 excitado del

átomo

+

PROCESO DE ABSORCIÓN ATÓMICA

Energía luminosa


Estado excitado del

átomo

+

PROCESO DE ABSORCIÓN ATÓMICA

Energía luminosa


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


EMISIÓN ATÓMICA


ABSORCIÓN ATÓMICA

Lámpara DetectorFlama Monocromador Detector

ABSORCIÓN ATÓMICA

Lámpara Detector


FLUORESCENCIA ATÓMICA

Lámpara DetectorFlama Monocromador Detector

FLUORESCENCIA ATÓMICA

Lámpara Detector


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


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


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]


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.


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


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



Lector

Fuente Celda Sistema de medición de la luz


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


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


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


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



Lector

Haz de referencia

Haz de la muestra



Lector

Haz de referencia

Haz de la muestra


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



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




LAMPARALAMPARA






LAMPARA






LAMPARA


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


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


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


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


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.


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


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


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


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


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


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]


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


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


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


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.


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).


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.


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.


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


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]


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.


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:


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.


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

.


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.


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


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]


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


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


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


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,


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


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.


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


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%


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


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


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


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


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


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:


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.


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


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


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


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


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


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


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

=⇒=••

=


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


Abs

orba

ncia

CURVA DECALIBRACIÒNPb

Tabla 1.8. Condiciones de operación para la determinación de Pb


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


COMENTARIOS

Figura 1.28. Curva de calibración del Pb


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


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


0.05 0.0010.10 0.0030.30 0.0110.50 0.0190.70 0.023

COMENTARIOSNi



Figura 1.29. Curva de calibración del Ni


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


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


0.05 0.0210.10 0.0280.30 0.0850.50 0.1380.70 0.166

COMENTARIOSZn



Figura 1.30. Curva de calibración del Zn


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


Abs

orba

ncia

CURVA DECALIBRACIÒNFe

Tabla 1.11. Condiciones de operación para la determinación de Fe


Concentraciòn (ppm) AbsorbanciaBlanco 0 0.000

0.05 0.0010.10 0.0050.30 0.0200.50 0.0330.70 0.046

COMENTARIOSFe



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.


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


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.


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


77

Para el cobre Zn 0064.02421.0 += XY ……………..ec. (17)

Tabla 1.14. Concentraciones de Zinc en las infusiones analizadas


MuestraZn

Concentraciones

Para el cobre Ni 0001.00349.0 −= XY ……………..ec. (18)

Tabla 1.15. Concentraciones de Níquel en las infusiones analizadas


MuestraNi

Concentraciones


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.


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.


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


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.


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.


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.


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.


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


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.


87

Figura 1.38. Espectro infrarrojo del Té verde


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.


89

Figura 1.39. Espectro infrarrojo de Jamaica


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.


91

Figura 1.40. Espectro infrarrojo de Boldo


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.


93

Figura 1.41. Espectro infrarrojo de Limón


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.


95

Figura 1.42. Espectro infrarrojo de Árnica

%T


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.


97

Figura 1.43. Espectro infrarrojo de Abango


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


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.


99

Figura 1.44. Espectro infrarrojo de Samadhi


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


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.


101

Figura 1.45. Espectro infrarrojo de Manzanilla


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.


103

Figura 1.46. Espectro infrarrojo de Coca


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.

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109

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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.

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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.

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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).

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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

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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

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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

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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.

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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.

CARACTERIZACIÓN DE LAS INFUSIONES UTILIZADAS COMO TÉ

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