Universidad de ChileFacultad de CienciasDepartamento de QuímicaLicenciatura en Ciencias mención Química

Informe de Laboratorio N°6

“Determinación de un pesticida con detector ECD mediante una curva de calibración relativa”

Autores: Álvaro EtcheverryMariana MontanaresDaniela Bobadilla

Nicolás Farías

e-Mail: aetcheverry@ug.uchile.cl mariana.montanares@gmail.com

danii.bobadilla@gmail.com nicolasfariasr@gmail.com

Fecha de entrega: 18/05/2012

RESUMEN

En este laboratorio se realizó una curva de calibración relativa de Clorpirifós, utilizando como estándar interno Captan. Esta curva se realizó inyectando distintas concentraciones de Clorpirifós (entre 2 y 10 ppb) a las cuales se les agregó una misma concentración de Captan (6 ppb), se calcula la razón entre sus áreas y entre sus masas y se grafica Área Clorpirifós/Área Captan versus μg Clorpirifós/μg Captan.Finalmente se obtuvo la siguiente ecuación de la recta:

INTRODUCCIÓN

En la cromatografía de gases (GC) la fase móvil siempre es un gas inerte, tenemos cromatografía gas-solido cuando la fase estacionaria es un sólido y también tenemos cromatografía gas-liquido cuando la fase estacionaria es un líquido que esta sostenido en un sólido.

En este practico se utilizara una técnica de detección de pesticidas, realizando una curva de calibración relativa de Clorpirifós usando como estándar interno captan, ya que posee la misma naturaleza que el Clorpirifós.

Figura N°1: Estructuras del Clorpirifós y del Captan.

Para esta determinación el cromatógrafo de gases esta implementado con una columna del tipo capilar y un detector ECD.

El ECD se basa en la emisión de electrones, ioniza el gas portador produciendo una ráfaga de electrones. Si se aplica un campo eléctrico constante, se tendrá una corriente constante. Si se tienen especies orgánicas en el gas, éstas capturarán parte de los electrones disminuyendo la intensidad de la corriente. Este tipo de detector es muy selectivo y sensible a moléculas con grupos electronegativos como halógenos, peróxidos, quinonas y grupos nitro.

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Área Clorpirifós = 2,9844 μg Clorpirifós + 3,2547 Área Captan μg Captan

El objetivo de este practico es cuantificar una muestra de pesticida utilizando una curva de calibración relativa la cual se realizará graficando una relación de Áreas del analito y el estándar versus una relación de áreas del analito y el estándar.

La ventaja de este método es que es independiente del volumen de inyección de muestra lo que es sumamente importante para aquellas técnicas cromatografías que utilizan un método de inyección no automatizado.

PARTE EXPERIMENTAL

1. Datos brutos obtenidos:

Se preparan soluciones estándar de Clorpirifós con Captan como estándar interno, a partir de soluciones de 20 ppb de cada estándar y aforadas con hexano a 1 mL, según se indica en la Tabla N°1.

Tabla N°1: Volúmenes de las soluciones de Clorpirifós y de Captan, con las respectivas concentraciones de cada solución estándar.

Volumen Clorpirifó

s (mL)

Volumen Captan (mL)

Volumen Hexano

(mL)

Concentración Clorpirifós

(ppb)

Concentración Captan (ppb)

0.1 0.3 0.6 2 60.2 0.3 0.5 4 60.3 0.3 0.4 6 60.4 0.3 0.3 8 60.5 0.3 0.2 10 6

Cada una de las soluciones es sometida al análisis cromatográfico, utilizando un detector de captura de electrones. Las áreas obtenidas se muestran en la tabla siguiente.

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Tabla N°2: Áreas obtenidas en el cromatograma para el analito y para el estándar interno.Solución Concentración

de Clorpirifós (ppb)

Área (μV*s)

Concentra-ción de Cap-

tan (ppb)

Área (μV*s)

1 2 21158.5 6 5049.82 4 18447.1 6 3540.63 6 21648.3 6 3616.14 8 24531.1 6 3417.35 10 29612.3 6 3431.2

2. Tratamiento de datos:

Con las áreas obtenidas se calcula la razón de áreas para cada una de las soluciones patrón, a la vez que se calcula la razón de masas, lo que se muestra en la Tabla N°3.

Tabla N°3: Razón de masas y razón de áreas para cada solución patrón.Solució

nRazón de

masasRazón de

áreas1 0.333 4.1902 0.667 5.2103 1.000 5.9874 1.333 7.1795 1.667 8.630

En base a las razones obtenidas se calcula la curva de calibración relativa, utilizando el software OriginPro 8.5, como se muestra en el Gráfico N°1.

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Gráfico N°1: Curva de calibración relativa para el Clorpirifós.

La curva de calibración relativa obtenida es:

Donde y corresponde a la razón de las áreas y x corresponde a la razón de masas. Para validar el método se utilizó como parámetro la linealidad de la curva obtenida, teniendo ésta un coeficiente de correlación de 0.983.

DISCUSIÓN

Para el presente laboratorio se realizó la determinación de pesticida (Clorpirifos) por cromatografía de gases (GC), utilizando como detector ECD (Captura de electrones). El análisis de pesticidas en un proceso recurrente ya que estos son altamente persistentes y nocivos para la salud y es por ello que el análisis debe ser confiable y reproducible.

A partir de los estándares realizados en este laboratorio se realizó una curva de calibración relativa utilizando como estándar interno Captan el cual nos permitió monitorear el comportamiento de la solución durante el tiempo de análisis y para así poder determinar la concentración inyectada del pesticida en cuestión.

Ahora tenemos el caso de que utilizamos una curva de calibración relativa y no una curva de calibración absoluta, ya que cualquier factor que afecte la concentración de la muestra problema afectará al patrón interno, por lo tanto, en una curva de calibración absoluta tendremos una mayor desviación con respecto a una curva de calibración relativa, donde tendremos un comportamiento lineal. El comportamiento no lineal de la curva de calibración absoluta conlleva a una posible mayor cantidad de errores en las mediciones.

De la curva de calibración obtenida se pueden desprender varios datos útiles para la evaluación de la exactitud del método. En el caso de la relación 2, la cual es muy cercana a 1 e incluso la relación 3 también, se puede decir que la relación entre área y masa es constante, lo que mantiene la linealidad, lo que permitirá fácilmente el cálculo de la masa de la muestra problema en base al área obtenida (ecuación de la recta).

También podemos decir que la volatilización de la muestra fue efectiva ya que el cromatógrafo dio una respuesta dentro de los rangos esperados y la columna utilizada logró separar efectivamente los compuestos analizados y arrojó valores de áreas eficientes para cada analito.

El hecho de que se utilizara un auto-sampler implicó que la cantidad de errores posibles de inyección se redujeran al mínimo, ya que el equipo se encuentra perfectamente calibrado y la posibilidad de algún error es remota. Un posible error podría haber sido que, al utilizar una columna capilar, se haya inyectado una mayor cantidad de analito, provocando que la columna se obstruyera o que al ser mayor el flujo, la fase estacionaria se deteriorara provocando malos resultados, los que no fueron en este caso y es por eso que la inyección programada fue de Split con una razón de 1:14.

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CONCLUSIONES

Podemos concluir que:

- La ecuación de la recta para la curva de calibración relativa obtenida es:

- La curva de calibración relativa es una buena metodología para cuando se utilizan volúmenes pequeños de inyección (Split).

- El método utilizado es el correcto ya que los Clorpirifos y el Captan fueron separados y detectados por la columna de manera efectiva, lo que nos indicaría su reproducibilidad y corroborando que son compuestos volátiles.

BIBLIOGRAFÍA

- SKOOG, Douglas A. y West, Donald M. Análisis Instrumental, 2da Edición. México, McGraw-Hill, 1992.

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Área Clorpirifós = 2,9844 μg Clorpirifós + 3,2547 Área Captan μg Captan

ANEXO

En un accidente, un camión que transportaba desechos de petróleo derramó su carga. Se desea determinar el contenido de algunos PAHs (Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos, Figura N°1) en el suelo contaminado para lo cual se realizó una serie de curvas de calibración relativas y se obtuvieron las áreas mostradas en la Tabla N°1. El estándar interno utilizado es fenantreno-d6.

Figura N°1: Hidrocarburos aromáticos policíclicos.

Tabla N°1: Áreas obtenidas del cromatograma para los distintos PAHs, para obtener las curvas de calibración respectivas.

ppb Naftaleno Acenaftileno Acenafteno Fluoreno Fenantreno Antraceno E. Interno

25 1418866.68 2450838.555248443.87

63998796.355 4839213.652

5595210.653

37753008

50 1706198.539 2506866.376088861.17

33807620.348 4918334.019

5729601.707

37856635

100 2358516.679 2874230.6137580731.52

14064021.404 5466342.007

5813536.727

37615896

500 4869314.801 4521696.55615309639.3

76942107.307 8595478.456

9256143.077

37991065

2000

17411000.72 11487834.6741217353.3

616111163.26 19505899.12

20922456.69

37896136

Considerando que cada muestra contenía 100 ppb del estándar interno, se calculó la relación de masas para cada concentración del analito. Además se calculó la relación entre las áreas obtenidas del cromatograma, con el fin de obtener las curvas de calibración relativa. Las relaciones obtenidas se muestran en la Tabla N°2.

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Tabla N°2: Razones de masas y de áreas obtenidas entre los analitos y el estándar interno para cada uno de los PAHs.

Razón de masas

Razón de las áreasNaftaleno Acenaftileno Acenafteno Fluoreno Fenantreno Antraceno

0.25 0.0376 0.0649 0.1390 0.1059 0.1282 0.14820.5 0.0451 0.0662 0.1608 0.1006 0.1299 0.15131 0.0627 0.0764 0.2015 0.1080 0.1453 0.15465 0.1282 0.1190 0.4030 0.1827 0.2262 0.243620 0.4594 0.3031 1.0876 0.4251 0.5147 0.5521

Utilizando el software OriginPro 8.5 se graficaron las razones de las masas versus las razones de las áreas para cada analito, y se realizó el ajuste lineal correspondiente con el fin de obtener las curvas de calibración relativas que nos permitieran obtener las composiciones de los analitos en las muestras de suelo. Entre los Gráficos N°1 y N°6, se muestran las curvas de calibración relativas para cada uno de los analitos, y en la Tabla N°3, se resumen las pendientes y los interceptos obtenidos para cada uno de los analitos.

Gráfico N°1: Curva de calibración relativa para el Naftaleno.

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Gráfico N°2: Curva de calibración relativa para el Acenaftileno.

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Gráfico N°3: Curva de calibración relativa para el Acenafteno.

Gráfico N°4: Curva de calibración relativa para el Fluoreno.

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Gráfico N°5: Curva de calibración relativa para el Fenantreno.

Gráfico N°6: Curva de calibración relativa para el Antraceno.

Tabla N°3: Pendientes e interceptos de las curvas de calibración para cada uno de los analitos.

NaftalenoAcenaftilen

oAcenaften

oFluoreno

Fenantreno

Antraceno

Pendiente 0.0212 0.01206 0.04741 0.01648 0.01958 0.02062Intercept

o0.03319 0.06143 0.14475 0.09633 0.12412 0.13963

Los coeficientes de correlación son iguales o mayores a 0.98 para todas las curvas de calibración relativas.

Para determinar la concentración se tomaron varias muestras de suelos y se trataron utilizando una extracción con microondas. Después del tratamiento y obtener un extracto limpio con un volumen final de 1 mL, fue necesario realizar algunas diluciones. Primero se tomó 0.1 mL del extracto y se aforó a 1 mL, luego se diluyó 5 veces más y se agregaron 10 μL de fenantreno-d6 10 ppm. Finalmente el extracto se llevó a un volumen final de 1 mL. De cada extracto se inyectó 1 μL en un GC-MS. Las áreas obtenidas en el cromatograma se muestran en la Tabla N°4.

Tabla N°4: Áreas obtenidas del cromatograma para los distintos analitos en cada muestra de suelo.

Masa suelo (g)

Naftaleno

Acenaftileno

Acenafteno

Fluoreno

Fenantreno

Antraceno

E. Interno

10.003 1965088 6513280 23561264 4450304 6258371 13329031 597403710.234 8907110 8244992 13381600 1081890 5118348 17561264 4764819

11

6 2

10.345 3659744 7493152 10852010 4510780 9999763 166921249350210

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Se calcularon las razones entre las áreas de cada analito y el estándar interno y se obtuvieron los datos mostrados en la tabla a continuación.

Tabla N°5: Razones de las áreas entre los analitos y el estándar interno para cada una de las muestras de suelo.

Muestra de suelo

Razón de las áreasN

aftalenoA

cenaftilenoA

cenaftenoFluoreno

Fenantreno

Antraceno

1 0.3289 1.0903 3.9439 0.7449 1.0476 2.23122 0.1869 0.1730 0.2808 0.2271 0.1074 0.36863 0.0391 0.0801 0.1161 0.0482 0.1069 0.1785

Utilizando las curvas de calibración relativa obtenidas anteriormente se calcularon las relaciones de masas entre los analitos y el estándar interno, las cuales se muestran en la Tabla N°6. Para algunas muestras las razones de las masas obtenidas se encontraban por debajo del límite de detección por lo que no fue posible cuantificarlas, lo que se ve reflejado también en las tablas de resultados sucesivas.

Tabla N°6: Razones de las masas entre los analitos y el estándar interno para cada una de las muestras de suelo, obtenidas a partir de las curvas de calibración.

Muestra de suelo

Razón de las masasNaftaleno Acenaftileno Acenafteno Fluoreno Fenantreno Antraceno

1 13.9504 85.3097 80.1349 39.3575 47.1642 101.43212 7.2521 9.2545 2.8705 7.9325 -- 11.10243 0.2807 1.5513 -- -- -- 1.8861

Considerando las diluciones que se le realizaron a la muestra es posible calcular la cantidad de gramos de cada analito presente en cada muestra, como se muestra en la Tabla N°7.

Tabla N°7: Gramos de analito por muestra de suelo.Muestra de

suelog/muestra

Naftaleno Acenaftileno Acenafteno Fluoreno Fenantreno Antraceno1 0.0698 0.4265 0.4007 0.1968 0.2358 0.50722 0.0363 0.0463 0.0144 0.0397 -- 0.05553 0.0014 0.0078 -- -- -- 0.0094

Finalmente, considerando la masa de cada muestra de suelo y los gramos de cada analito presentes en cada una de ellas, se calculó la composición porcentual de cada muestra, como se muestra en la Tabla N°8.

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Tabla N°8: Porcentaje de analito en cada muestra de suelo.Muestra de

suelo% de analito en cada muestra

Naftaleno Acenaftileno Acenafteno Fluoreno Fenantreno Antraceno1 0.697 4.26 4.01 1.97 2.36 5.072 0.354 0.452 0.140 0.388 -- 0.5423 0.014 0.075 -- -- -- 0.091

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