Detectores espectroelectroquímicos en flujoaplicaciones analíticas al estudio de medios contaminados

Resumen

La sociedad actual demanda continuamente el desarrollo de nuevos métodos de análisis, cada vez más precisos, sensibles y fiables en un intento por controlar la calidad de los alimentos, los fármacos, el agua y el aire, los procesos productivos y el control de los vertidos que la vida civilizada genera. Además, se requiere que estos métodos fáciles de implantar, que baste con pulsar un botón para obtener el resultado, de manera que un técnico con formación básica sea capaz de procesar las muestras necesarias. Un factor que ha permitido avanzar en esta dirección ha sido la automatización de las medidas gracias al uso de ordenadores y microprocesadores, que evitan al investigador la mayor parte de las tareas tediosas de cálculo y atención al experimento, entre otras, y lo deja libre para el trabajo, más creativo, que requiere inapelablemente su presencia. Un conjunto de técnicas analíticas que permiten su automatización con gran facilidad son las técnicas en flujo, entre las que destacan los métodos cromatográficos y las técnicas de inyección en flujo (FIA). Ambas precisan de dispositivos sensores que detectan la presencia de las especies químicas de interés gracias a la medida de alguna propiedad característica de las mismas mientras que éstas circulan por el sistema. Además la propiedad medida debe ser proporcional a su concentración para permitir su cuantificación. La espectroelectroquímica es una técnica híbrida que combina la electroquímica y la espectroscopia para obtener información química. Una característica esencial de esta técnica es que las dos medidas se obtienen de forma simultánea y no secuencialmente, como ocurre con otras técnicas híbridas. De esta forma, se pueden estudiar fácilmente los procesos no estacionarios que ocurren cerca del electrodo. También se obtienen ventajas analíticas ya que, al medir a la vez dos propiedades, es más difícil que se produzcan interferencias. A pesar del uso extendido de la espectroelectroquímica en un gran número de laboratorios, aún no existe mucha instrumentación comercial, y la combinación de aparatos electroquímicos y espectroscópicos se hace de diferente forma en cada laboratorio. La celda espectroelectroquímica es la interfase entre ambas técnicas y, a pesar de que se ha descrito como construirlas, hasta el momento no hay un modelo estándar que sea utilizado por la mayor parte de la comunidad científica. En esta tesis se describe el diseño y la fabricación de una celda espectroelectroquímica de flujo muy simple, de fácil construcción y de gran versatilidad configuracional. Se ha comprobado la posibilidad de emplear la misma como detector espectroelectroquímico determinando el ferricianuro potásico generado tras la inyección de muestras de ferrocianuro potásico en un sistema de flujo. Además, se ha demostrado que este tipo de sensores proporcionan mayores niveles de sensibilidad que cuando se emplea una secuencia de dos detectores. Para demostrar la aplicabilidad este sensor en estudios relacionados con el medio ambiente se han desarrollado dos métodos de análisis, uno para especiación de cobre inorgánico soluble en muestras de agua y otro para la determinación del herbicida imazapir en disoluciones acuosas. El método propuesto para la especiación de Cu(I) y Cu(II) demuestra que el uso de un detector mixto permite cuantificar de forma independiente los dos estados de oxidación del cobre a través de dos técnicas diferentes: la determinación espectrofotométrica de Cu(II) con cuprizona y la detección amperométrica de Cu(I). Para la determinación de imazapir se ha propuesto un método espectroelectroquímico de flujo por espectrofotometría en la zona UV. La sensibilidad de este método se mejora considerablemente gracias a la polarización del electrodo presente en la celda de flujo construida, permitiendo alcanzar niveles de detección adecuados para los niveles de tolerancia máxima establecidos por la EPA, evitando etapas previas de extracción y/o preconcentración.