Determinación de arsénico por generación de hidruros mediante espectrometría de emisión óptica con plasma inducido por microondas (HG-MIP OES): Optimización multivariada

CORA JOFRE, FLORENCIA; ANA P. SOSA; AZCARATE, SILVANA MARIELA; SAVIO, MARIANELA

Corrientes-virtual

Congreso; XI Congreso Argentino de Química Analítica.; 2021

El arsénico (As) puede contaminar fácilmente el medio ambiente porque es un metaloide omnipresente y natural. Como componente de la corteza terrestre, existe en diversas formas de minerales y rocas y presenta una alta toxicidad para el medio ambiente y la salud humana, incluso a niveles de ultratrazas. Es identificado como carcinógeno de Clase IA por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC). Por ello el control analítico de As en aguas para beber, cocinar y para usar en la producción es una tarea relevante de la química analítica.En este sentido la técnica de generación de hidruros (HG) se ha utilizado con éxito con diferentes tipos de espectrometrías, tanto de absorción atómica (AAS) como de emisión atómica (ICP OES, MIP OES) e incluso en espectrometría de masas (MS). La ventaja radica en que HG separa todos los elementos formadores de hidruros de la matriz de la muestra, aumentando la sensibilidad y disminuyendo los límites de detección. La principal dificultad con el uso de HG es la elección de los parámetros óptimos para la formación de hidruros. Según los artículos publicados, no existen parámetros de HG óptimos universales. Debido a esto, los parámetros de HG deben establecerse experimentalmente antes de una aplicación del método. Para ello se debe realizar una selección de concentraciones del medio ácido, es decir, ácido clorhídrico (HCl), del prereductor (L-cys) y borohidruro de sodio (NaBH4), que se requieren para la generación eficaz de hidruros volátiles. Además, los caudales de estos reactivos son igualmente importantes. En el presente trabajo se utilizó la metodología de superficie de respuesta (MSR) para optimizar las condiciones de reacción para la determinación de As por HG-MIP OES. En una primera etapa, se estudiaron los efectos de los factores mencionados anteriormente a través de un diseño factorial fraccionado a dos niveles (kn-1), realizando un total de 16 experimentos en la siguiente región experimental: concentración de HCl (0.5-2.0 M), concentración de L-cys (0.1-5.0 %), concentración de NaBH4 (0.5-2.0 %), tiempo de reacción (10-60 min) y caudal de los reactivos (15-48 rpm), evaluando sus influencias sobre la intensidad de la señal de As que se evaluó a cuatro longitudes de onda diferentes (193.695 nm, 197.198 nm, 228.812nm y 234.984nm) persiguiendo el objetivo de maximizar el valor de dicha intensidad. A partir de este diseño se estableció que los factores que afectaron significativamente la respuesta fueron la concentración de HCl, el tiempo de reacción y el caudal de los reactivos. Para la siguiente etapa de optimización se realizó, con dichos factores, un diseño central compuesto centrado en las caras, que se evaluó en los mismos rangos experimentales empleados en la etapa de selección de factores mediante la realización de 19 experimentos. Las concentraciones de L-cys y NaBH4 se mantuvieron constantes en 0.1% y 2%, respectivamente. Las condiciones óptimas para la concentración de HCl, el tiempo de reacción y el caudal de los reactivos fueron de 0.1 M, 10 min y 48 rpm, respectivamente, para todas las respuestas estudiadas. Para validar el modelo obtenido, se evaluaron experimentalmente las condiciones óptimas a través de cinco réplicas y no se encontraron diferencias significativas con los resultados predichos por el modelo. Se seleccionó como longitud de onda de trabajo 234.984 nm, a partir de la que se adquirió la mayor intensidad de señal. La metodología desarrollada arrojó como límite de detección un valor de 4 ug.L-1, encontrándose por debajo de los límites establecidos por el CAA y la OMS. Finalmente, se aplicó con éxito en la determinación de As en muestras de agua subterránea empleadas en la producción en la región semiárida pampeana.