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Fundamento Terico

Por el mtodo de espectroscopia de absorcin atmica en llama se analiz la concentracin de calcio presente en la muestra incgnita. Para esto la muestra se llev a la llama al ser introducida por el efecto Venturi. El anlisis se realiz a una longitud de onda de 422,7 nm y haciendo uso de una lmpara de ctodo hueco de calcio. A la vez, se elabor una curva de calibracin bajo las mismas condiciones.Adicionalmente, se evalu el efecto de interferencia en la absorbancia por parte de los fosfatos, as como el efecto del cloruro de lantano como agente liberador.El resultado se expres como mg/L de calcio.Seccin ExperimentalReactivos-Disolucin patrn de calcio 50,020(0,096) mg/L (k=2)-Disolucin de cloruro de lantano 5%-Disolucin de fosfatos 100,101 (0,080) mg/L (k=2)

Equipo-Espectrofotmetro de absorcin atmica Perkin Elmer AAnalyst 800

Datos preliminares-Frmula para calcular la concentracin de los patrones de calcio:=Donde:C1= concentracin del patrn=50,020(0,096) mg/L (k=2)V1= alcuota tomadaV2= dilucin: 50mL

-Frmula para calcularlas concentracin de fosfato en las muestras:

=Donde:Cm= concentracin de la disolucin madre de fosfatos 100,0100(0,0080) mg/L (k=2)V1= alcuota tomadaV2= dilucin: 50 mL

-Frmula para calcular la concentracin de calcio en la muestra incgnita:

C= Cx*

Donde:Cx= concentracin en mg/L de calcio a partir de la curva de calibracin: Cx= Donde:

y= Absorbanciab= interseccin de la curva en el eje ym= pendiente de la curva de calibracin

Datos experimentalesCuadro 1. Curva de calibracin por espectroscopia de absorcin atmica en llama utilizando una disolucin preparada de un patrn de calcio 50,020(0,096) mg/L (k=2) leda a una longitud de onda de 422,7 (0,1) nm.

BalnAlcuota patrn de calcio 50,020 (0,096) mg/L (k=2)Concentracin de Ca en mg/LAbsorbancia( 0,001)

Blanco0,0000,00000,000

11,0000 0,00511,0004 ( 0,00021)0,062

22,0000 0,00512,0008 ( 0,00034) 0,121

33,0000 0,00613,0012 ( 0,00049) 0,182

44,0000 0,00764,0016 ( 0,00061)0,234

55,0000 0,0765,0020 (0,00074)0,294

Cuadro 2. Determinacin por espectroscopia de absorcin atmica en llama de la muestra incgnita leda a una longitud de onda de 422,7 (0,1) nm.

RepeticinAbsorbancia( 0,001)

10,088

20,089

30,088

Cuadro 3. Anlisis del efecto de interferencia del fosfato sobre la absorbancia de una disolucin preparada de un patrn de calcio 50,020(0,096) mg/L (k=2) y el cloruro de lantano como agente liberador, ledo a una longitud de onda de 422,7 (0,1) nm.MuestraIntensidad fluorescente( 0,001)

Calcio+ Fosfato0,118

Calcio+ Fosfato+ cloruro de lantano0,232

ResultadosLa concentracin de calcio presente en la muestra incgnita MIA-143-14 es de 14,70 ( 0,90) mg/L (k=2) con una desviacin estndar relativa de 0,67%.

Discusin y ConclusionesLos seres humanos poseen una cantidad relativamente pequea de los elementos qumicos que se encuentran en la naturaleza. Los bioelementos corresponden a aquellos que son indispensables para todos los seres vivos, y entre ellos se encuentran el carbono, hidrgeno, oxgeno, hierro, potasio, nitrgeno, azufre, calcio, entre otros (1). El calcio por su parte, tambin es un constituyente de las sales minerales, por lo que le competen funciones como las de formar la estructura esqueltica del cuerpo, mantener la presin osmtica de las clulas, regular la actividad de algunos rganos como la del corazn, y tener un efecto amortiguador sobre ciertas disoluciones cidas presentes en el organismo (1). Adicionalmente, el calcio es uno de los elementos responsables del impulso nervioso, transporte de fosfatos, de la contraccin muscular, de regular la mitosis y la secrecin de hormonas en el cuerpo (2). El calcio se encuentra en todos los seres vivos, a excepcin de algunos insectos y bacterias que no lo requieren para su supervivencia. Gracias a que el calcio posee propiedades de transporte, alcalinidad, conductividad, hidratacin y efectos secuestrantes, es capaz de impedir que las clulas se desintegren, y por ende, es un elemento primordial para la vida (2).Las deficiencias de calcio en un organismo estn directamente relacionadas con las insuficiencias de vitamina D, fenmeno que afecta el crecimiento. Para que un organismo no padezca este problema, es necesario que en l haya una relacin de 2:1 en cuanto a calcio y fosfato, respectivamente. Por esta razn es necesario regular el consumo de bebidas alcohlicas porque estas poseen un alto contenido en fosfatos, con lo que consecuentemente, se alterara la proporcin descrita, situacin que traera como consecuencia elevar las posibilidades de que un organismo sufra de osteoporosis. A la vez, es importante hacer hincapi en que las mayores

reservas de calcio se hallan en productos lcteos y en algunos vegetales, semillas y frutos secos (2).El calcio puede ser analizado por el mtodo de absorcin atmica en llama, debido a que este presenta una gran rapidez de anlisis y no requiere una alta sensibilidad. Sin embargo, esta tcnica requiere un control cuando se trabaja con aguas que poseen un alto contenido salino, debido se perjudica el anlisis registrado porque ocurren problemas de interferencia en las muestras (3). Cuando se analiza una disolucin de determinado elemento por absorcin atmica en llama, una alta fraccin de los tomos de la misma se excita, cuando estos vuelven a su estado basal es posible analizar el elemento cualitativamente, por la frecuencia de luz emitida, y cuantitativamente, por la intensidad de absorcin que presente. Debido a la excitacin de la mayora de la muestra, es posible analizar por este mtodo trazas de elementos (4). En estos mtodos, la llama desempea un papel muy relevante, ya que la sensibilidad de los mismos depende de la poblacin de tomos analizados y en general, con una mayor temperatura se logra una mejor eficiencia de atomizacin. Sin embargo, si con la alta temperatura los tomos se ionizan, se pierde una cantidad de los mismos para el anlisis por lo que la sensibilidad disminuye. Por lo tanto, en los mtodos por llama es de suma trascendencia mantener un adecuado control de la temperatura (5). Entre los factores que afectan los espectros de absorcin atmica se pueden mencionar los solventes, los aniones y la ionizacin. En el caso de los solventes, cuando son de tipo orgnico tienden a aumentar la absorcin, esto se debe a que los mismos son capaces de aumentar la temperatura de la llama favoreciendo el proceso de atomizacin; y a la vez a que los mismos poseen una tensin superficial baja y por ende la disolucin, puede dispersarse fcilmente en gotitas finas (8) . Por su parte, los aniones generan un error negativo por su tendencia a unirse con los elementos metlicos, en estos casos es necesario usar un agente quelatante. Anteriormente, se mencion que la ionizacin tambin afecta negativamente la absorcin porque se reduce la poblacin de analitos (6). El error generado por el solvente, puede reducirse con el uso de agua desionizada de muy buena calidad, este tipo de agua se obtiene haciendo uso de una resina cambiadora o con el uso de un destilador, hay diferentes grados en los cuales el agua queda libre de iones disueltos y conforme este fenmeno se ve acrecentando la conductividad del agua tiende a disminuir (7).Hay, adems, otros tipos de interferencias en los mtodos de absorcin atmica que an no estn bien definidas y tienden a ser muy complejos. Por ejemplo, en la determinacin de calcio o manganeso la presencia de fosfatos generan un error negativo, esto porque la absorcin se hace ms dbil, tal y como lo ilustran los datos presentados en el cuadro 3. Este efecto ocurre debido a que la formacin de sales de fosfato de calcio es un proceso favorable, dichas sales son muy estables por lo que en la llama no se excitan fcilmente. Hay dos opciones para reducir la interferencia de fosfatos, una de estas consiste en emplear temperaturas altas de la llama y la otra, en utilizar un agente liberador como el lantano (8). En absorcin atmica, los anchos de lnea espectral dependen directamente del principio de incertidumbre de Heisenberg y de la temperatura. Acorde con este principio, el producto de la magnitud del tiempo de vida del tomo excitado y la incertidumbre del cuanto de luz, es igual a la constante de Planck; en la mayora de las ocasiones esto se desprecia porque la incertidumbre de la longitud de onda siempre es inferior a 10-4. El efecto que ocurre con la temperatura se debe a que un valor alto de la misma, produce un incremento en la energa cintica de los tomos, esto ocasiona que tengan mayor libertad de movimiento. Aquellos que se dirijan en la misma direccin que la luz, sern capaces de absorber a una frecuencia un poco inferior a la de los tomos que no se encuentran en movimiento. Por tanto, entre mayor sea el valor de la temperatura, la banda ser ms ancha y la intensidad de absorcin del ancho mximo de banda (8).Entre los errores de esta prctica, se puede mencionar el hecho de que la curva de calibracin posee un error final, acumulado por cinco personas diferentes. Adems, pudo darse el error de prejuicio del analista, interferencias en las matrices, errores de tipo instrumental intrnsecos en el material volumtrico analizado. Y el error presente en el espectrofotmetro de absorcin atmica. Adicionalmente, se observa que producto del anlisis se obtienen absorbancias muy bajas para la muestra incgnita (ver cuadro 2), cuando se desean minimizar lo mejor posible los errores presentes en un anlisis resulta primordial aumentar el tamao de la muestra, porque a ms muestra menor error (9).Por todo lo descrito, es posible concluir que la absorcin atmica es una tcnica sencilla y rpida. Su principal utilidad radica en la facilidad para realizar la determinacin de un pequeo nmero de tomos presente en gran cantidad de muestras, con una exactitud aceptable (8). Es una tcnica de gran trascendencia para el anlisis de calcio en una determinada muestra, esto se debe a que los tomos de calcio se excitan con relativa facilidad y son capaces de absorber y emitir radiacin. Es de gran relevancia conocer procedimientos analticos que permitan analizar la cantidad de calcio presente en una determinada matriz; esto se debe a que el metal calcio posee una serie de cualidades, ya descritas, que lo hacen imprescindible para garantizar la supervivencia de los seres humanos. Tener buenos hbitos de laboratorio como, cuidar la seguridad personal, realizar un trabajo ordenado y disciplinado y las buenas tcnicas de identificacin de muestras, son procedimientos que pueden tomarse en cuenta a fin de maximizar los resultados obtenidos, tanto en precisin como en exactitud.Referencias Bibliogrficas1. Jaramillo, J. Biologa, Segunda Edicin.; MAD: Espaa, 2004.pp. 21,22.

2. Illera, M.; Illera, J.; Illera, C. Vitaminas y Minerales, Primera Edicin.; Complutense: Espaa, 2000.pp. 104,105.

3. Rodrguez, M.; Doimeadios, M. Aplicaciones al Conocimiento del Estado Medioambiental de Hidrosistemas de Inters Internacional Situados en Castilla- La Mancha. Doctorado, Universidad de Castilla- La Mancha, Espaa, 2000. pp. 167,168

4. Connors, K. Curso de Anlisis Farmacetico, Segunda Edicin.; Revert: Espaa, 1981.pp. 367.

5. Skoog, D.; West, D.; Holler, J. Fundamentos de Qumica Analtica, Cuarta Edicin.; Revert: Espaa, 2001.p. 619

6. Gennaro, A. Remington Farmacia, Vigsima Edicin.; Panamericana: Argentina, 2003.p.740.

7. Contreras, A.; Molero, M. Ciencia y Tecnologa del Medioambiente, Primera Edicin.; UNED: Espaa, 2006.p. 190.

8. Walton, H.; Reyes, J. Anlisis Qumico e Instrumental Moderno, Primera Edicin.; Revert: Espaa, 2005.pp.253, 254, 257.

9. Utrera, G.; Gass, T.; Castilla, M. Facultativos Especialistas de Alta Resolucin, Primera Edicin.; MAD: Espaa, 2006.p.210.

ApndiceCuadro 5. Contribucin a la incertidumbre por parte del equipo volumtrico empleado en el anlisis de calcio presente en la muestra incgnita y en el efecto del fosfato como interferente y del cloruro de lantano como agente liberador.Equipo/ ContribucinTAR T

Pipeta aforada 1 mL0,004430,0051

Pipeta aforada 2 mL0,004430,0051

Pipeta aforada 6 mL0,004430,0076

Pipeta aforada 4 mL0,004430,0076

Pipeta aforada 5 mL0,004430,0076

Baln aforado 50 mL=0,0240,004430,0008490,024

Donde:TAToleranciaTTemperatura

RRepetibilidadSumatoria

1. Clculo de la concentracin de los patrones presente en la disolucin patrn de 50,020 (0,096) mg/L (k=2)

1.1 Patrn de alcuota de 1 mL

=

1.2 Clculo de la incertidumbre combinada

El procedimiento es el mismo para los patrones adicionales , obtenindose los siguientes resultados:Patrn de alcuota 1,00 mL:Patrn de alcuota 2,00mLPatrn de alcuota 3,00mLPatrn de alcuota 4,00mLPatrn de alcuota 5,00mL

1. Clculo de la Concentracin de fosfato a partir de una disolucin patrn de fosfato 100, 101(0,0080) mg/L (k=2)

1. Alcuota de 5 mL

=10,0101 mg/L

1. Clculo de la incertidumbre combinada

=0,016C= 10,010 ( 0,016) mg/L

2. Concentracin de calcio a partir de la curva de calibracin.

Ecuacin de la recta:

x= 1,45983 mg/L

El mismo procedimiento se realiza para los datos adicionales obtenindose los siguientes valores para cada uno de ellos:

3. Clculo de la concentracin de calcio presente en la muestra incgnita:

El mismo procedimiento se realiza para los datos adicionales obtenindose los siguientes valores para cada uno de ellos:

mg /L

4. Clculo de la contribucin a la incertidumbre por parte de la curva de calibracin

4.1 Clculos de Absorbancias esperadas de los patronesCuadro. Clculos necesarios para hallar el valor de Se.PatronesConcentracin (mg/L)Intensidad obtenida (y)Intensidad esperada()Diferencia de Intensidades (y-)Diferencia al cuadrado (y-)2

11,00040,0620,06112340,00087660,00000076842

22,00080,1210,11964680,00135320,00000183115

33,00120,1820,17817020,00382980,00001466736

44,00160,2340,2366936-0,00269360,00000725548

55,00200,2940,295217-0,0012170,00000148108

/ 3,00120,17860,0000260035

8.2 Determinacin de Se:

8.3 Determinacin del Sxx = 8.4 Determinacin de Sx:

Donde:n=5L= 3y0= 0,1786= 0.08833m= 0.0585Se=Sxx=

5. Clculo de la incertidumbre combinada de la concentracin de sulfato de quinina presente en la muestra incgnita y en la muestra de agua quinada comercial.

Muestra incgnita:

= 0,443El mismo procedimiento se realiza para los dos datos adicionales obtenindose los siguientes valores para cada uno de ellos:Repeticin 1 14,598 ( 0,443) mg/L Repeticin 2 14,769 ( 0,443) mg/LRepeticin 3 14,598 ( 0,443) mg/L

6. Clculo del promedio de la concentracin de calcio en la muestra incgnita:

= = 14,655 mg/L7. lculo de la desviacin estndar y el %RSD de las concentraciones de calcio S= S= 0,0983%RSD= *100 = 0,67% 9. Clculo de la incertidumbre combinada del promedio*Incertidumbre del promedio:()=

=0,45

*Incertidumbre del promedioexpandida:()= 0,45*2 = 0,90= 14,70 (0,90) mg/L (k=2)